我国学者在高效稳定钙钛矿太阳能电池方面取得进展

日期： 2024-01-15

浏览次数: 233

来源：国家自然科学基金委员会工程与材料科学部

在国家自然科学基金项目（批准号：52125206、51972004、52202241）等资助下，北京大学周欢萍教授团队在高效稳定钙钛矿太阳能电池方面取得进展。相关研究成果以“阴离子-π相互作用抑制FAPbI3太阳能电池中的相杂质（Anion-π interactions suppress phase impurities in FAPbI3 solar cells）”为题，于2023年10月18日发表在《自然》（Nature）杂志上，论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06637-w。

近年来，得益于有机无机杂化钙钛矿材料优异的光电性质，原料成本低廉，可溶液加工等特点，其光电器件研究进展迅猛。然而，钙钛矿合成反应迅速，组分易迁移扩散，且常常伴随溶剂参与的中间相及其他杂相（如δ相）的生成。这导致薄膜中存在多尺度缺陷，尤其是原子尺度点缺陷及纳米尺度的相杂质等不易被常规方法检测的缺陷，这阻碍器件效率与稳定性的进一步提升。亟需更为精准地调控薄膜生长，有效抑制纳米与原子尺度缺陷的生成，实现高质量钙钛矿薄膜的可控制备，进而推动钙钛矿光伏技术的产业化进程。

在前期研究基础上，该研究团队突破了基于阳离子B位配位相互作用的传统思路，提出了钙钛矿AX组分充当电子给体，利用具有电子受体功能的外源分子作为调节剂的方法。这种基于AX组分位点的调节方法与传统基于BX2组分位点的调节方法独立生效，且可协同发挥作用，因而可实现材料双位点生长调节。巧妙的是，不同于通常单一位点调节方法形成的中间相，该双位点调节所形成的中间相不是结晶态，而是更接近于湿膜状态，因而实现了在反应温度下直接由湿膜形成最终的钙钛矿晶体，而不经历其他高结晶度的中间相。如图所示，小面积钙钛矿光伏器件（0.08 cm2）光电转化效率达到26.04%，认证值为25.8%。大面积器件（1 cm2）实现了24.63%的光电转化效率（图）。此外，由于材料组分纯度和相纯度的提高，器件的热稳定性和运行稳定性大幅提高，在最大功率点追踪1258小时后，仍保持了初始效率的94%；在85 °C加速老化1255小时后，仍保持初始效率的91%。

该工作首次实现通过与AX的结合调控生长制备高质量的钙钛矿薄膜，证实了AX位点可作为钙钛矿生长调控的反应活性位点，拓展了钙钛矿材料生长中的反应活性位点选择，为材料生长提供了新思路，可推广至其他的钙钛矿光电器件，对于其他包含缺电子离子和富电子离子材料的生长调控也具有重要参考意义。

上一篇：全球首次！内蒙古白云鄂博发现重稀土新矿物下一篇：Angew. Chem. ：利用无机镧系纳米晶表面耦合效应实现有机光电功能分子的

Hot News / 相关推荐

锚定铂纳米颗粒的三维石墨烯–二氧化铈纳米棒气凝胶用于提升催化性能

2026 - 06 - 04

点击次数: 16

来源：X-MOL直接甲醇燃料电池（DMFC）技术的持续发展对高性能、高耐久性贵金属基电催化剂的研发提出了日益严苛的要求。本文通过溶剂热共组装策略，合理设计并合成了由二氧化铈纳米棒与石墨烯构成的三维（3D）交联纳米结构复合催化剂（CeO2 NRs-G）。超细铂纳米颗粒被均匀锚定于该分级多孔骨架上，形成Pt/CeO2 NRs-G催化剂。该3D纳米结构兼具石墨烯的高导电性与多孔网络结构，可有效促进物质与...

纳米氧化铈的导电性与结构与其催化性能的关系

2026 - 06 - 03

点击次数: 40

来源：X-MOL相较于其他铜掺杂纳米氧化铈材料，于近室温条件下制备的8% Cu–纳米氧化铈在水煤气变换（WGS）反应中展现出优异的催化性能，但其原因十年来一直不甚明确［Si, R. 等，Catal. Today 2012, 180(1), 68–80.］。为探究该现象，我们对采用相同共沉淀法制备的、含铜量为0–16%的纳米氧化铈晶粒进行了电导率测试，并结合对分布函数（PDF）分析获得的结构信息开展...

构建基于铈的金属有机框架，用于四氢喹啉光催化氧化

2026 - 06 - 03

点击次数: 39

来源：X-MOL绿色光催化氧化材料作为环境和化学工程可持续发展的环保策略，吸引了广泛的研究关注。在这项工作中，在温和条件下，以溶温合成了一种新型二维铈基金属有机框架（Ce-MnTCPP）。该框架由锰卟啉配体 MnTCPP 构建，这是一种锰卟啉配体，由 Mn 2+ 离子与四氢喧啶卟啉（TCPP）及铀离子配位形成，已被证明是选择性氧化四氢喹啉的高效光催化剂。在 395 纳米 LED 照射下，其催化性能...

通过光催化记忆效应与铒掺杂协同作用实现高效CO2转化：铒掺杂BiOCl纳米片

2026 - 06 - 02

点击次数: 60

来源：X-MOL为寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而受到广泛关注，可显著增强光吸收能力和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了二维超薄铒（Er）掺杂BiOCl纳米片。Er掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，还进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。Er掺杂与前期可见光辐照诱导的光催化记忆效应之间的协同作用，大幅调控了BiOCl纳米片内部的电子态。实...