近十年来，钙钛矿太阳能电池迅猛发展，其光电转化效率已由最初的3.8%提升至25.2%，但稳定性是阻碍其商业化的瓶颈之一。采用全无机CsPbBr₃钙钛矿作为吸光层显著改善了器件稳定性，但由于高纯CsPbBr₃钙钛矿制备困难、界面电荷复合严重、吸光吸收范围窄等问题导致电池效率仍然较低。暨南大学唐群委团队围绕上述问题已成功开发出高纯度CsPbBr₃钙钛矿薄膜的多步液相制备（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 3787-3791; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 5746-5749）、稀土离子掺杂提高晶粒尺寸（Adv. Energy Mater., 2018, 8, 1802346），无机Cu(Cr,M)O₂空穴传输材料（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16147-16151）以及调控钙钛矿晶粒间压应力（Nano Energy, 2020, 67, 104286）等多项原创性技术，将该类电池的光电转换效率提升至10.5%以上。

近日，暨南大学的唐群委教授（点击查看介绍）团队针对界面电荷提取以及光谱吸收率低的问题，通过精准调控界面量子点材料的表面配体，提高了电池内部载流子的提取与传输速率，实现钙界面电荷损失的最小化；另外，通过引入荧光碳电极，增加了电池的吸光率，不仅将全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升至10.85%，获得了1.626 V开路电压，也保持了器件在高湿高温以及光照环境下的长期稳定性。相关论文发表于化学和材料领域顶级刊物Angewandte Chemie International Edition，段加龙副教授为第一作者，唐群委教授为文章的唯一通讯作者。

图1. 量子点表面配体对电池性能的影响。（a）CuInS₂/ZnS 量子点的TEM图。（b）CuInS₂/ZnS 量子点的HR-TEM图。（c）CuInS₂/ZnS 量子点修饰后电池器件的J-V曲线。（d）不同烷基酸配体的分子结构示意图。（e）界面电荷传输与链长的关系机理图。（f）不同电池器件的电容-电压曲线。（g）不同电池器件在暗光下的J-V曲线。

图2. 荧光碳电极对电池性能的影响。（a）、（b）LPP含量对电池性能的影响。（c）不同LPP含量的电池的IPCE曲线。（d）电池器件的稳态输出。（e）电池器件内部单分子复合和双分子复合的变化。（f）最佳电池的J-V曲线。

图3. 电池的稳定性能。电池在RH = 80%，T = 80 ℃以及光照下的稳定性。

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Alkyl-Chain-Regulated Charge Transfer in Fluorescent Inorganic CsPbBr₃ Perovskite Solar Cells

Jialong Duan, Yudi Wang, Xiya Yang, Qunwei Tang

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202000199

导师介绍

唐群委

https://www.x-mol.com/university/faculty/49897