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王硕副教授等概述了高性能反式CsPbI3钙钛矿太阳能电池及其叠层电池应用的最新进展。相关工作以“Recent Advances on High-Performance Inverted CsPbI3 Perovskite Solar Cells and Their Tandem Application”为题发表于国际权威学术期刊《Advanced Materials》(影响因子:26.8)。黄色网址大全
2025级博士研究生牛一帆为该论文的第一作者,通讯作者为王硕副教授、吴丽媛助理研究员和陈永华教授,黄色网址大全
和河南省柔性电子产业技术研究院为第一通讯单位。
铅基钙钛矿凭借极高的光吸收系数、可调节带隙、长载流子扩散长度、广泛的应用场景以及低廉的制备成本,成为极具前景的新一代光伏材料。自2009年以来,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.81%迅速提升至27%以上。遗憾的是,传统有机-无机卤化钙钛矿通常含有甲脒/甲胺等有机阳离子,导致其在光照、加热、湿度、氧气等多种运行条件下表现出不稳定性,这仍是其商业化应用的重要障碍。
图1. 反式 CsPbI₃钙钛矿太阳能电池近期研究进展示意图
与杂化钙钛矿类似,无机钙钛矿材料同样具备优异的光电性能,展现出巨大的发展潜力。与传统卤化钙钛矿不同,全无机铯铅碘钙钛矿(CsPbI3)采用无机铯离子(Cs⁺)取代传统有机阳离子,因其无机组分热分解温度高、离子迁移势垒大,带隙理想(1.68 eV)及光热稳定性出色等优势,在单结及叠层太阳能电池领域受到广泛关注。然而,其发展仍受制于诸多难题,包括复杂的相变过程、界面能级失配、未被钝化的缺陷以及传输层性能欠佳等问题。因此,深入全面理解CsPbI3的材料特性、相变机理及界面状态,对解决上述瓶颈问题至关重要。综述系统阐述了CsPbI3的相变动力学过程,总结了高效稳定反式CsPbI3钙钛矿太阳能电池的最新研究进展,重点围绕三方面展开:(1)相变调控与体相结晶调控;(2)界面能级调控与缺陷钝化策略;(3)空穴传输材料选择及其在叠层太阳能电池中的集成应用。最后,文章梳理了当前尚存的挑战,并展望了未来发展方向,以期为高性能、长工作稳定性的反式全无机钙钛矿单结及叠层光伏器件的后续研发提供参考。
本研究得到了教育部基础学科交叉融合突破计划,国家自然科学基金,江苏省科技计划项目,国家资助博士后研究人员计划,中国博士后科学基金等项目的资助。
论文链接://doi.org/10.1002/adma.73292