本网讯(能源科学与工程学院 陈伊婧)近日,我校能源科学与工程学院2023级硕士研究生宋成在能源材料领域国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》(中科院一区Top期刊,影响因子26.0)上以共同第一作者身份发表了题为《Bimolecular Hetero-Spatial Co-Passivation Enables Efficient MA-Free Wide-Bandgap Perovskites for All-Perovskite Tandem Solar Cells》的高水平学术论文。该成果由景德镇陶瓷大学与武汉大学、湖北工业大学合作完成,我校为第一署名单位,景德镇陶瓷大学研究员刘钰旻、武汉大学教授余桢华和湖北工业大学博士汪少夫为共同通讯作者。

全钙钛矿叠层太阳能电池(AP-TSCs)被认为是突破单结钙钛矿太阳能电池(PSC)Shockley–Queisser极限(S–Q极限)的重要方向。然而,宽带隙(WBG)子电池目前仍面临由表面缺陷和钙钛矿/C60界面能级失配引起的开路电压(Voc)损失问题。
针对这一难题,该论文在研究中提出了一种创新的双分子钝化策略,通过实现哌嗪溴化物(PipBr)和3-(甲硫基)丙胺氢溴酸盐(3MTPABr)在宽带隙钙钛矿表面层中的异质空间分布,有效调控了表面结构。其中,PipBr诱导钙钛矿表面重构,形成锚定梯度钝化区;3MTPABr则在重构区上方构筑超薄低维钙钛矿覆盖层。这种图钉状的分子空间分布不仅显著钝化了表面缺陷,还优化了钙钛矿/C60界面的能级排列,从而抑制非辐射复合,增强电荷传输并提升表面疏水性。
基于上述策略,所制备的1.76 eV无甲胺宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了20.80%的功率转换效率(认证值为20.02%),并在1个太阳光照下连续运行600小时后仍保持初始效率的90%以上,进一步构建的双端全钙钛矿叠层太阳能电池器件,其效率达到28.34%。该研究为宽带隙钙钛矿的界面工程提供了新思路,也展现了我校研究生在新能源材料前沿研究中的创新能力与科研潜力。
据悉,《Advanced Energy Materials》由Wiley-VCH于2011年在德国创刊,是能源材料领域的顶尖期刊之一,致力于发布涵盖高效太阳能电池、先进储能技术、电催化与氢能利用等前沿领域的高影响力研究成果。
(责任编辑:刘欢 审稿:兰茜 刘欢)
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