近日，成人av 微电子科学与工程专业新能源材料与器件方向张京教授、陈达副教授、计算物理方向许文武教授，联合苏州大学光电科学与工程学院王长擂教授，在窄带隙锡铅钙钛矿太阳能电池及全钙钛矿叠层电池研究领域取得重要突破。研究团队以“无机 SnO2-GQDs 电子传输层在 Sn-Pb 钙钛矿太阳能电池和叠层电池中的电子桥接效应”为题，发表于国际能源材料领域顶级期刊《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)。这是继今年四月份新能源团队在《先进材料》(Advanced Materials)高级别期刊发表关于叠层电池性能提升的研究之后的又一重要进展。该研究首次实现了溶液法无机SnO2电子传输层在反式锡铅钙钛矿电池中的成功应用，揭示了石墨烯量子点(GQDs)的“电子桥”效应，为发展高效稳定的全钙钛矿叠层光伏技术提供了创新的材料设计思路。
锡铅(Sn-Pb)混合钙钛矿具有接近理想的带隙(1.2~1.4 eV)，是单结及全钙钛矿叠层太阳能电池的理想光吸收材料。然而，传统有机电子传输层材料(如PCBM)存在寄生光吸收、热稳定性差及光照下易二聚化等本征缺陷，严重制约器件性能和长期稳定性。无机氧化锡(SnO2)虽具有优异的光电特性和稳定性，但溶液法SnO2纳米颗粒薄膜存在界面氧空位、颗粒间空隙及能级失配等关键问题，此前尚未在反式Sn-Pb钙钛矿电池中取得成功应用。
为破解这一技术瓶颈，研究团队创新性地提出GQDs功能化SnO2纳米颗粒的电子传输层策略。通过第一性原理密度泛函理论计算从原子尺度揭示了电子桥效应的物理本质，并由此简化出了GQDs的作用机制：纯SnO2纳米颗粒间存在界面悬挂键和空隙，电子传输严重受阻(模式Ⅰ)；GQDs嵌入SnO2颗粒间，能够桥接电子传输通道(模式Ⅱ)；并且GQDs在钙钛矿/ETL界面形成定向电子漏斗，促进界面电荷提取(模式Ⅲ)。
此外，研究团队发现，GQDs丰富的官能基团，可以有效钝化碘空位和未配位金属离子等能级缺陷。经GQDs优化后，单结电池的光电转换效率(PCE)从21.17%跃升至23.38%。此外，该ETL策略成功应用于全钙钛矿叠层太阳能电池，获得了29.40%的效率。同时，基于SnO2-GQDs的未封装器件在氮气氛围经过500小时连续光照后，仍保持初始效率的94.2%，展现出卓越的长期运行稳定性。
该研究系统阐明了无机SnO2-GQDs电子传输层中石墨烯量子点的电子桥接机制，通过定向电荷传输、双向界面缺陷钝化和优化能级对齐的协同作用，突破了锡铅钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性瓶颈，为新型多功能无机电子传输材料及全钙钛矿叠层光伏技术的商业化应用奠定了重要基础。
整个工作是在学院及新能源团队的支持下完成的，成人av 硕士研究生朱文董、王秋香、本科生邢皓鸣为论文的共同一作，通讯作者为成人av 张京、许文武和陈达以及苏州大学王长擂。
成人av相关的文章链接：//doi.org/10.1002/aenm.71259