——提高界面质量助力实现高效1-cm2全钙钛矿叠层太阳能电池
钙钛矿/钙钛矿（全钙钛矿）叠层太阳电池因制备成本低并有望突破单结太阳电池的肖克利-奎伊瑟理论效率极限而备受关注。作为其重要组成部分的宽带隙钙钛矿子电池仍然存在亟待解决的基础科学与关键技术问题，如界面缺陷引起的开路电压（Voc）和填充因子（FF）损失，特别是在较大面积的电池上，这些问题尤为显著，严重制约大面积宽带隙钙钛矿和叠层电池的发展。开发合适的方法和电荷传输材料改善宽带隙钙钛矿子电池的界面质量对于提升叠层器件的效率及稳定性意义重大。基于此，四川大学赵德威等人基于共轭拓展及锚定策略开发了一种具有膦酸基的自组装单分子层（SAM）材料作为空穴传输层，该材料由厦门大学唐卫华教授课题组合成。独特的空间扭曲结构赋予SAM分子良好的成膜性及表面浸润性，有利于大面积高质量宽带隙钙钛矿薄膜的生长；同时，拓展的共轭范围及有序的分子排列增强了界面电荷抽取与输运，大幅抑制了宽带隙钙钛矿太阳电池中界面处载流子非辐射复合损失。这些优点大幅提高了宽带隙电池的Voc和FF，并显著改善了器件的工作稳定性。通过优化，宽带隙钙钛矿电池（孔径面积1.044 cm2）的最高效率达到18.46%。基于该宽带隙子电池的全钙钛矿叠层电池获得了经日本电气安全环境研究所（JET）认证的世界纪录效率26.4%（该效率被业内权威“Solar cell efficiency tables”收录）。此外，该工作采用多种先进的表征手段，深入地探究和分析了宽带隙子电池及全钙钛矿叠层器件性能提升的物理机制，为大面积宽带隙钙钛矿及全钙钛矿叠层太阳电池的效率和稳定性提升提供了深刻的见解，也为新型、高效空穴传输材料的设计提供了新思路。图1. 基于新型SAM材料4PADCB的宽带隙钙钛矿太阳电池及全钙钛矿太阳电池性能。(A) 新型SAM材料锚定ITO衬底示意图；(B) 宽带隙钙钛矿荧光均匀性；(C) 宽带隙钙钛矿电池光伏性能及稳定性曲线；(D) 宽带隙钙钛矿电池的电致发光均匀性；(E) 全钙钛矿叠层电池截面形貌图；(F) 全钙钛矿叠层电池光伏性能曲线研究。成果于2023年6月1日以“Improving interface quality for 1-cm2 all-perovskite tandem solar cells”为题正式发表在《Nature》（Nature 2023, 618, 80-86）。四川大学赵德威教授、陈聪特聘副研究员、厦门大学唐卫华教授和瑞士EMPA付帆博士为共同通讯作者，四川大学博士研究生贺锐、南京理工大学博士研究生王万海（厦门大学与南京理工大学联合培养）、硕士研究生易宗锦及波茨坦大学Felix Lang博士为共同第一作者。
第一作者
本科毕业于四川大学，专注于研究宽带隙钙钛矿太阳电池及全钙钛矿叠层太阳电池的器件物理。博士期间以第一作者身份在Nature、Energy & Environmental Science、Advanced Science等国际权威期刊共发表SCI论文4篇。
第一作者
本科毕业于南京理工大学，目前在厦门大学柔性电子研究院攻读博士学位（联合培养）。主要研究兴趣包括设计开发有机及钙钛矿太阳能电池用电荷传输材料、离子添加剂及表面钝化材料及钙钛矿叠层太阳能电池。博士期间以第一或共一作者身份发表SCI论文6篇，其中包括1篇Nature。
第一作者
易宗锦，四川大学材料科学与工程学院2020级硕士毕业生。
主要研究方向为宽带隙钙钛矿太阳电池及全钙钛矿叠层太阳电池。
通讯作者
曾入选四川省学术和技术带头人、四川省杰出青年科技人才、四川省青年人才引进计划，曾获德国教育科技部“绿色精英奖（Green Talent）”和国家留学基金委“国家优秀自费留学生奖学金”等。在Nature、Nat. Energy（4篇）、Science、Joule等学术期刊发表论文140多篇，总引用14000余次，h因子61。2022年入选科睿唯安“高被引科学家”和爱思唯尔高被引学者。主持国家重点研发计划课题、国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”项目、国家自然科学基金面上项目等。2022年指导学生团队荣获第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖。团队致力于研究高性能全钙钛矿叠层太阳能电池光伏材料与器件机理相关的基础科学与关键技术问题，多次实现宽、窄带隙钙钛矿和全钙钛矿叠层电池性能突破，实现了1-cm2全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录效率，并多次被业界权威的“Solar cell efficiency tables”和“太阳电池中国最高效率”收录。
通讯作者
唐卫华，厦门大学“闽江特聘”教授，厦门大学重点岗位教授。
硕士毕业于北京化工大学，博士毕业于新加坡国立大学，目前就职于厦门大学。研究聚集钙钛矿/有机太阳能电池材料与器件，迄今以第一/通讯作者在Nature、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Prog. Polym. Sci.等发表SCI论文230余篇，期刊累积影响因子超2393，SCI他引1.3万次，其中包括高被引论文15篇、热点论文5篇。
通讯作者
2021年博士毕业于武汉大学，师从方国家教授；2017-2020年，在美国托莱多大学鄢炎发教授课题组联合培养。2021年加入四川大学材料科学与工程学院工作，任特聘副研究员。主要从事单结/叠层钙钛矿太阳电池研究，目前以第一/通讯作者（含共同）在Nature、Nat. Energy、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.等期刊上发表论文16篇。
https://blog.sciencenet.cn/blog-3406013-1405414.html
上一篇：
中国半导体十大研究进展候选推荐（2023-017）——强雪崩-浪涌鲁棒性超宽禁带半导体功率器件下一篇：
中国半导体十大研究进展候选推荐（2023-019）——可重构数字存算一体AI芯片
