南航郭萬(wàn)林組ACS：效率達(dá)24.8%！由具有共軛配體的一維封端層實(shí)現(xiàn)高性能PSCs

發(fā)表時(shí)間：2025-02-24 10:50

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主要內(nèi)容：

在三維（3D）鈣鈦礦表面構(gòu)建低維（LD）封端層，一直是穩(wěn)定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的常用策略。然而，由于低維 / 三維界面間電荷轉(zhuǎn)移效率低下，經(jīng)此處理的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能提升面臨瓶頸。南京航空航天大學(xué)的郭萬(wàn)林教授、趙曉明教授和張助華教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，通過(guò)共軛喹啉胺（QA）鹵化物鹽后處理，在鈣鈦礦表面成功構(gòu)建了一維封端層。與二維鈣鈦礦不同，這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)使封端層內(nèi)無(wú)機(jī)板層與相鄰喹啉胺間隔物之間能夠?qū)崿F(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移，不僅降低了介電限域效應(yīng)，還顯著提高了載流子遷移率。這一突破既促進(jìn)了體相鈣鈦礦中空穴的高效提取，又在一維 / 三維界面有效抑制了非輻射復(fù)合。

基于上述成果，團(tuán)隊(duì)制備出光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 24.8% 的一維 / 三維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。在 1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光照下，該電池歷經(jīng) 3500 小時(shí)的**功率點(diǎn)跟蹤運(yùn)行，效率損失極小。在高溫（85℃）、高濕度（85%）的嚴(yán)苛濕熱環(huán)境中持續(xù)測(cè)試 1200 小時(shí)后，電池仍能保持 95% 以上的初始效率。

特別值得指出的是，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用基于共軛配體的一維鈣鈦礦作為三維鈣鈦礦的封端層，有效地鈍化了表面缺陷。受益于這一創(chuàng)新策略，對(duì)應(yīng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了高效電荷提取，界面非輻射復(fù)合大幅減少。電池效率從 21.3% 提升至 24.8%，穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。綜合各項(xiàng)性能表現(xiàn)，南京航空航天大學(xué) 郭萬(wàn)林教授、趙曉明教授和張助華教授團(tuán)隊(duì)研制的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池已躋身全球最穩(wěn)定的一維 / 三維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之列，為該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。