近期,我校环境催化与污染控制团队在钙钛矿光伏领域取得重要进展,相关研究成果分别在中科院1区TOP期刊《Chemical Engineering Journal》以及《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上发表。相关工作受到国际权威光伏媒体杂志PV magazine的关注与报道,并得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和湖湘青年英才荷尖人才项目的支持。
针对反式钙钛矿光伏器件中的界面损失问题,团队原创性的合成了铅碳负离子复合物作为FA0.9Cs0.1PbI3钙钛矿薄膜的新型钝化材料。碳负离子与富铅钙钛矿表面形成的强Pb-C-键可以起到稳定钙钛矿层并且减少薄膜缺陷的作用,从而提高器件的光伏性能。最终器件具有较高的开路电压(1.17 V)和较小的电压损失(0.38 V),实现了高达25.16%的光电转换效率,并且具有优异的操作稳定性。研究成果以“Lead carbanion anchoring for surface passivation to boost efficiency of inverted perovskite solar cells to over 25%”为题在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》(中科院工程技术一区top期刊,IF:13.3)上发表。我校材料与化工学院胡金龙博士为论文第一作者。
此外,钙钛矿前驱体溶液的基础化学研究对于精确调控钙钛矿薄膜晶体的形貌和尺寸至关重要。基于此,团队通过在CsPbI2Br钙钛矿前驱体溶液中引入少量4,4'-二羟基联苯来进行胶体尺寸的调控,从而制备出均匀且无针孔的无机钙钛矿薄膜。得益于4,4'-二羟基联苯与CsPbI2Br之间的氢键作用,钙钛矿薄膜实现了有序的晶体生长,从而形成具有较大的晶体尺寸以及载流子缺陷显著减少的吸光活性层。最终,基于无机CsPbI2Br太阳能电池的光电转换效率高达16.86%,同时具有1.38 V的高开路电压。此外,与对照组相比,未封装的器件在环境中展现出更为优异的热稳定性和抗紫外特性。研究成果以“Flattening of the Cratered Inorganic Perovskite Film via Precursor Engineering for CsPbI2Br Solar Cells with 16.86% Efficiency”为题在国际知名期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(中科院一区Top,IF=7.1)发表。我校材料与化工学院胡金龙博士为论文第一作者。
上述研究成果,对于提升我校化学工程与技术省级应用特色学科和环境催化与废弃物再生化湖南省重点实验室的学术影响力,服务我省新型绿色能源产业链高质量发展具有积极推动作用。
(审核:刘洞波 徐粤宇 杨欢)