王照奎&婁艷輝Angew：費米能級調(diào)控的界面配置技術(shù)破解錫基鈣鈦礦光伏器件瓶頸

主要內(nèi)容

錫基鈣鈦礦太陽能電池（TPSCs）憑借環(huán)境友好特性與高理論效率，成為無鉛光伏技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。然而，受限于薄膜結(jié)晶質(zhì)量欠佳及界面能級失配等關(guān)鍵瓶頸，其當(dāng)前光電轉(zhuǎn)換效率仍顯著低于鉛基鈣鈦礦器件。在倒置結(jié)構(gòu) TPSCs 中，傳統(tǒng)空穴傳輸材料聚 (3,4 - 乙烯二氧噻吩)- 聚 (苯乙烯磺酸鹽)（PEDOT:PSS）與鈣鈦礦活性層之間存在能級匹配不理想的問題，易導(dǎo)致載流子界面積累與非輻射復(fù)合，嚴重制約器件性能提升。

為此，蘇州大學(xué)王照奎教授、婁艷輝研究員團隊設(shè)計并合成了一種含末端甲硫基的咔唑基膦酸自組裝單分子層（SAM），創(chuàng)新性地將其引入 PEDOT:PSS 與鈣鈦礦活性層之間，構(gòu)建了 “SAM 修飾型復(fù)合空穴傳輸層” 結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過甲硫基與鈣鈦礦表面原子的特異性橋連作用，不僅實現(xiàn)了界面的緊密接觸與缺陷鈍化，還精準(zhǔn)優(yōu)化了能級匹配，有效抑制了載流子復(fù)合損耗，同時顯著提升了空穴提取與傳輸效率。最終，基于該策略優(yōu)化后的 TPSCs 器件，光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達到 15.11%，且在多種工況條件下展現(xiàn)出優(yōu)異的運行穩(wěn)定性。

王照奎、婁艷輝團隊的這項研究，為無鉛鈣鈦礦器件的界面費米能級調(diào)控與缺陷工程提供了全新思路，不僅為高性能 TPSCs 的研發(fā)奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，更對推動環(huán)境友好型鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程具有重要意義。

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