山科大唐群委：穩(wěn)健鈍化劑的合理設(shè)計,用于高效穩(wěn)定PSCs

發(fā)表時間：2025-10-16 09:55

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主要內(nèi)容

過去數(shù)年，在山東科技大學(xué)唐群委研究員與主曦曦教授的引領(lǐng)下，其團隊深耕鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）領(lǐng)域，取得了一系列重要研究成果。當(dāng)前，PSCs發(fā)展勢頭迅猛，光電轉(zhuǎn)換效率已逼近27%。然而，快速結(jié)晶過程中產(chǎn)生的有害缺陷，會引發(fā)非輻射復(fù)合，降低載流子遷移率，這無疑成為PSCs進一步商業(yè)化發(fā)展的“絆腳石”。

大量研究證實，采用鈍化劑減少鈣鈦礦材料中的缺陷，是提升PSCs光伏性能與長期穩(wěn)定性的有效途徑。隨著化學(xué)鈍化劑“庫藏”不斷豐富，鈍化劑的篩選策略也日益受到學(xué)界的廣泛關(guān)注。

首先，團隊在研究中系統(tǒng)剖析了鈣鈦礦材料中的主要缺陷類型，并對其特性展開了全面綜述。深入探究了缺陷對器件效率的負面影響，同時著重強調(diào)了路易斯堿分子的鈍化機制，為后續(xù)研究提供了堅實的理論基礎(chǔ)。

其次，研究對鈍化劑篩選策略進行了全面概述，涵蓋給體 - 受體（D - A）對調(diào)控策略和空間構(gòu)型工程。在本研究概念里，團隊著重探討了光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）對鈍化劑篩選技術(shù)的依賴關(guān)系。其中，自旋態(tài)的電子結(jié)構(gòu)以及能促進分子內(nèi)π - π堆積的給體單元剛性平面結(jié)構(gòu)，對D - A對相互作用起著決定性作用。鈍化劑正是借助D - A對相互作用來實現(xiàn)對鈣鈦礦的鈍化，且D - A對相互作用越強，鈍化劑與鈣鈦礦晶格之間的相互作用也就愈發(fā)緊密。此外，研究還對空間構(gòu)型工程（包括偶極矩調(diào)節(jié)、鍵能以及空間扭轉(zhuǎn)角）與鈣鈦礦鈍化的關(guān)聯(lián)進行了基礎(chǔ)性表征，為精準篩選鈍化劑提供了關(guān)鍵依據(jù)。

最后，團隊提出了未來研究的篩選方向。團隊認為，從利用缺陷鈍化概念充分挖掘PSCs潛力的角度來看，該方向具有至關(guān)重要的意義。本概念為未來科學(xué)研究中的更多鈍化劑篩選策略搭建了堅實框架，這些策略涵蓋針對鈣鈦礦鈍化新型鈍化分子的后續(xù)設(shè)計與篩選。理想的鈍化劑應(yīng)具備大幅減少缺陷態(tài)、增強疏水性、調(diào)節(jié)納米形貌以及與鈣鈦礦缺陷牢固配位的能力。團隊堅信，隨著越來越多鈍化劑篩選策略的開發(fā)與應(yīng)用，添加劑工程必將迎來重大突破，大幅降低鈣鈦礦薄膜的缺陷態(tài)密度，顯著提升鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能，推動PSCs產(chǎn)業(yè)邁向新的發(fā)展階段。