朱宗龍NC：認(rèn)證效率26.48%！納米尺度軟相互作用工程鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)高效可重復(fù)太陽(yáng)能電池

主要內(nèi)容

鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的理性設(shè)計(jì)對(duì)于提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的效率與運(yùn)行穩(wěn)定性而言至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)方法在納米尺度上**控制界面相純度以及實(shí)現(xiàn)共形異質(zhì)結(jié)覆蓋時(shí)，面臨著諸多挑戰(zhàn)。

在此背景下，香港城市大學(xué)朱宗龍教授、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院Nicholas J. Long教授以及中南大學(xué)李博教授等研究人員，共同提出了一種“軟 - 軟”相互作用引導(dǎo)策略。該策略通過(guò)在有機(jī)陽(yáng)離子溶液中引入軟路易斯堿添加劑——二甲基硫醚（DMS），來(lái)定制鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的形成。

經(jīng)DMS調(diào)控的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出**性能，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達(dá)26.70%，認(rèn)證效率達(dá)26.48%。這些器件不僅效率出眾，運(yùn)行穩(wěn)定性更是表現(xiàn)非凡。按照ISOS - L - 1協(xié)議，在連續(xù)1個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度（1 - sun）照射下進(jìn)行2000小時(shí)**功率點(diǎn)跟蹤后，仍能保持初始PCE的94%以上。此外，這種“軟 - 軟”相互作用策略的普適性在多種不同的鈣鈦礦組分和配體體系中得到了充分驗(yàn)證，表明其在可規(guī)?；?、可重復(fù)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制造方面具有巨大潛力。

研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)出一種通過(guò)二甲基硫醚（DMS）調(diào)控來(lái)增強(qiáng)低維（LD）界面層均勻性與共形性的有效策略。研究表明，DMS能夠顯著提高LD相形成的活化能，并減緩體相到LD相轉(zhuǎn)變的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。這種優(yōu)化不僅拓寬了可控界面層形成的工藝窗口，還促進(jìn)了從鈣鈦礦吸收層到C60層的高效電子提取，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更高效且更均勻的電荷傳輸。最終，**級(jí)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池再次取得高達(dá)26.70%的**光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），認(rèn)證效率為26.48%。而且，這些器件在按照ISOS - L - 1協(xié)議進(jìn)行2000小時(shí)**功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）后，依舊能保持初始效率的94%以上。該策略具有通用性和廣泛適用性，在多種鈣鈦礦組分和不同有機(jī)陽(yáng)離子條件下均實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率的提升。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了“軟 - 軟”相互作用在調(diào)控鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)形成動(dòng)力學(xué)中的關(guān)鍵作用，并確立了一種通過(guò)溶劑工程優(yōu)化低維鈣鈦礦界面的通用策略。

文獻(xiàn)信息

Nanoscale soft interaction-engineered perovskite heterojunctions for highly efficient and reproducible solar cells

Bo Li, Danpeng Gao, Francesco Vanin, Chunlei Zhang, Zexin Yu, Ning Wang, Jie Gong, Shuai Li, Jianqiu Gong, Liangchen Qian, Yen-Hung Lin, Martin Stolterfoht, Nicholas J. Long & Zonglong Zhu

https://www.nature.com/articles/s41467-025-64550-4

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