海歸學者發起的公益學術平臺
分享資訊，整合資源
交流學術，偶爾風月
研究人員給鈣鈦礦相鄰介面同時構築了分子橋（molecular bridge），打通了電荷傳輸“高速通道”，讓反式鈣鈦礦太陽能電池拿下認證填充因子88%的新紀錄！
相關成果發表於《國家科學評論》（National Science Review, NSR），南方科技大學研究助理教授廉卿，南方科技大學王麗娜博士（現為中國科學院福建物質結構研究所博士後），悉尼大學王國良博士，南方科技大學米國俊為論文的共同第一作者；上海交通大學李博偉助理研究員，薩里大學張偉教授，南方科技大學羅光富教授，牛津大學Henry J. Snaith教授，南方科技大學程春教授為論文的共同通訊作者。
2000年諾貝爾物理學獎得主 Herbert Kroemer 因“發展了用於電子學和光電學的半導體異質結構”而獲獎。他曾提出著名論斷：“…the interface is the device”（介面即器件）。這一理念在鈣鈦礦太陽能電池中同樣適用：非理想的介面常導致工藝複雜、電荷傳輸效率低和嚴重的非輻射覆合，從而顯著限制了器件效能，尤其在鈣鈦礦吸光層與相鄰功能層形成的異質結介面處表現得尤為突出。
研究亮點
那麼，如何同時抑制非輻射覆合損失並提升電荷傳輸效率？研究人員另闢蹊徑，設計出雙分子橋策略：
-
橋一：在鈣鈦礦/空穴傳輸層介面，構建分子橋，提升空穴提取效率；
-
橋二：在鈣鈦礦/電子傳輸層介面，再搭一座橋，加速電子流出；
而且，這兩座“橋”由同一個分子“4-F-PEAFa”發起，聰明又高效！
研究內容
1. 功能新增劑設計：精準鈍化鈣鈦礦缺陷
該工作針對鈣鈦礦材料中常見的碘空位等缺陷，設計併合成了一種新型功能分子4-F-PEAFa。該分子能高效鈍化缺陷，改善膜層質量，為後續介面工程奠定基礎。
透過碘空位缺陷模型篩選功能新增劑分子結構
2. 雙分子橋策略：構建高效電荷傳輸路徑
得益於 4-F-PEAFa 分子的自聚集特性，該分子可與合成的空穴傳輸材料 DBZ-2PACz 和傳統電子傳輸材料 C60分別在鈣鈦礦上下介面形成穩定的“分子橋”。該雙介面協同構建了一體化的載流子傳輸通道，顯著提升了電荷提取效率。
雙分子橋形成示意圖
研究結果
1. 超高效率與填充因子：實現實效率26%，認證效率25.6%、填充因子0.87（最大認證填充因子高達0.88），並且多個認證器件都展現高效率、高填充，理想因子低至1.06，為當前反式鈣鈦礦電池的最高效能之一。
2.卓越穩定性：未封裝器件在高溫（85°C）和連續工作條件下表現出色，分別在2000 h 和 1000 h 後仍能保持初始效率的90%以上，有利於突破商業化穩定性瓶頸。
這項研究進一步驗證了 Kroemer 的預言：“介面，確實就是器件。”也為 鈣鈦礦電池中的介面調控提供了新思路：讓分子“搭橋”，讓電荷“飛馳”！
點選“閱讀原文”閱讀原文。
擴充套件閱讀
媒體轉載聯絡授權請看下方