近日，材料科学与工程学院吴季怀教授研究团队在钙钛矿太阳能电池领域取得了新进展。相关成果以题为"Poly(3-hexylthiophene)/perovskite Heterointerface by Spinodal Decomposition Enabling Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”在国际顶级期刊《Advanced Materials》（Adv. Mater.2023, 2310800）上发表。Advanced Materials是美国Wiley出版社旗下的材料与化学领域的顶级期刊，当前影响因子为32.086。
铅卤钙钛矿太阳能电池（PSCs）已实现26.1%的认证转换效率，但其在性能和稳定性方面仍存在显著挑战。由于PSCs的界面是多相多组分系统，极大地影响电荷载流子的产生、提取、传输和复合，导致能量损失和载流子提取困难。尽管尝试了多种方法来缓解PSCs界面损失，包括通过控制生长条件减少缺陷、通过添加剂修饰缺陷、通过掺杂、自组装单分子层、二维/三维异质结等优化界面能级，但通过传统途径解决界面上的能级和载流子损失仍然具有一定难度。
鉴于此，吴季怀教授团队在先前钙钛矿界面研究的基础上（ACS Energy Lett. 2023, 8, 1, 666–676），开发了一种新型的钙钛矿异质界面，在太阳能电池中取得了显著的性能提升。在这项研究中，该团队通过旋节线分解的方式，原位引入了一种具有相互渗透结构的聚(3-己基噻吩-2,5-二基)/钙钛矿（P3HT/PVK）异质界面到PSCs中，从而有效降低了能量损失，提供了高效的电荷传输通道，并减缓了有害的电荷复合过程，使n-i-p结构的器件实现了24.53%的功率转换效率（认证为23.94%）和良好的稳定性。这项研究为高效稳定的PSCs及其他光电器件的界面优化提供了方向，加速PSCs的工业化进展。
图1. P3HT/PVK 异质界面的形成。 (A) P3HT/PVK 原位制备示意图。 (B) 旋节线分解的演化模型。
该研究主要由材料科学与工程学院的吴季怀教授（通讯作者）指导，博士研究生杨育倩（第一作者）、邓春炎和谭丽娜等共同完成。洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授（通讯作者）参与指导及结果讨论，中国科学院海西研究院的高鹏教授和熊秋博士在器件性能的表征测试方面给予了支持，西北工业大学涂用广副教授、中国科技大学胡芹研究员和德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心Antonio Abate教授团队也为该研究提供了帮助。该研究得到吴季怀教授主持的国家自然科学基金项目（No. 51972123, 52372190, 52372191, 22271106 and U20A20150）的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202310800
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