9月7日，國際頂級期刊Advanced Functional Materials同期在線發表我校光伏材料省重點實驗室陳衝教授、譚付瑞副教授兩個課題組在鈣鈦礦太陽能電池方面取得的重要進展。
鈣鈦礦太陽能電池作為近幾年光伏行業的明星器件廣受關注。陳衝教授課題組採用首次合成的新型電子傳輸材料CSCO取代常用的SnO2，顯著提高了鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩定性。相比SnO2薄膜，新合成的CSCO薄膜具有更高的導電性， CSCO薄膜中的O原子與Sn原子分別與鈣鈦礦材料中的Pb原子與滷素陰離子發生了強鍵合作用，有效阻止了空氣中的氧對鈣鈦礦進行氧化，並減少由於滷素陰離子缺少造成的缺陷，鈍化了鈣鈦礦陷態促進了鈣鈦礦材料的化學穩定性。因此，器件的光電轉換效率從SnO2基電池的18.5%增加到了CSCO基電池的22%以上，並且器件穩定性也得到了顯著提升（見圖1）。該研究成果為實現鈣鈦礦太陽能電池的高效率和高穩定性提供了新的電子傳輸材料和研究思路。
圖1. (a) CSCO分子結構圖，(b) 鈣鈦礦太陽能電池結構，(c) 最優化電池電流-電壓曲線，(d) 電池性能穩定性。
在本工作中，河南大學為論文的第一完成單位，李福民副教授為第一作者，申志濤副教授為共同第一作者，陳衝教授、美國匹茲堡大學的Guangyong Li教授為共同通訊作者。該工作受到國家自然科學基金項目、河南省高校科技創新人才、河南大學青年人才種子基金等項目的資助。論文連接：https://doi.org/10.1002/adfm.202004933。
在另一項工作中，譚付瑞課題組使用界面雙向偶聯接觸鈍化策略，引入一種雙功能偶聯小分子TCA參與界面處二氧化鈦與鈣鈦礦表面的雙向偶聯鈍化，羧基端降低了二氧化鈦表面的氧空位缺陷密度，噻吩端基與鈣鈦礦表面的鉛懸鍵絡合鈍化了鈣鈦礦一側表面的滷素空位和鉛懸掛鍵。TCA這種具有雙端官能團鈍化效果的分子能有效地提升器件的光電轉換效率和穩定性(見圖2)。這種界面修飾策略可用於其它溶液法製備的無機氧化物薄膜/金屬滷化物鈣鈦礦異質結。
圖2. (a) 二氧化鈦/鈣鈦礦界面示意圖，(b) TCA分子偶極矩與界面能級搭配，(c) 界面處費米能級附近態密度，(d) TCA偶聯前後器件效率對比
在本工作中，河南大學為論文的第一完成單位，譚付瑞副教授為第一作者，加拿大維多利亞大學Saidaminov助理教授為共同第一作者，張偉風教授、中科院半導體所王智傑研究員、加拿大多倫多大學Sargent教授為共同通訊作者。該工作受到國家自然科學基金、河南省自然科學基金等項目的資助。論文連接：https://doi.org/10.1002/adfm.202005155