鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的迅猛發(fā)展得益于鈣鈦礦材料的優(yōu)良的光學(xué)和電學(xué)性能。截至2020年,  鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到25.2%，超過(guò)了有機(jī)及染料敏化太陽(yáng)能電池的效率, 且有望達(dá)到單晶硅太陽(yáng)能電池的水平，引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的高度重視。但是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性嚴(yán)重制約了其面向未來(lái)的商業(yè)應(yīng)用。通過(guò)鈣鈦礦吸光層、傳輸層及界面調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)**率和高穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

吉林大學(xué)集成光電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室宋宏偉教授課題組合成了二維MXene量子點(diǎn)（TQD），其具有比表面積大，表面官能團(tuán)豐富，導(dǎo)電性好以及功函數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。研究者利用 TQD對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電子傳輸層進(jìn)行修飾，減少界面缺陷，提高電子傳輸層的導(dǎo)電性，電子提取、傳輸能力；并把TQD摻雜進(jìn)鈣鈦礦吸收層，利用TQD表面豐富的官能團(tuán)能夠與Pb 原子形成Ti-O-Pb 或 Pb-O共價(jià)鍵，得到**的鈣鈦礦薄膜；鈣鈦礦晶體的尺寸增大，晶界變少，有利于鈍化鈣鈦礦層的本征陷阱態(tài)密度和提高鈣鈦礦層的穩(wěn)定性，減少遲滯效應(yīng)。進(jìn)一步地，研究者利用Cu_1.8S納米晶對(duì)空穴傳輸層（spiro-OMeTAD）進(jìn)行修飾，**空穴傳輸層的聚集和結(jié)晶，提高空穴傳輸層的疏水性，同時(shí)提高空穴傳輸層的導(dǎo)電性、空穴提取、傳輸能力，提高器件的穩(wěn)定性。當(dāng)TQD及Cu_1.8S納米晶調(diào)同時(shí)調(diào)控鈣鈦礦太陽(yáng)能電池時(shí)，器件的光電轉(zhuǎn)換效率從18.31%提高到21.64%，器件在空氣環(huán)境和連續(xù)光照下的穩(wěn)定性均有明顯提高。該研究揭示了一種新的對(duì)鈣鈦礦薄膜和界面同時(shí)調(diào)控的方法，構(gòu)造**的載流子傳輸通道，為進(jìn)一步提高鈣鈦礦器件的性能提供了新思路。

相關(guān)論文在線發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI:  10.1002/adfm.202003295）上。論文的通訊作者為吉林大學(xué)宋宏偉教授和徐文副教授，**作者為該課題組的博士研究生陳旭（現(xiàn)在鄭州大學(xué)物理學(xué)院工作）。