近日，我院有機鈣钛礦光伏技術團隊在混合鹵素寬帶隙鈣钛礦光伏研究方面取得新進展，通過調控結晶動力學實現了高效的寬帶隙鈣钛礦光伏的制備。相關工作以“Efficient wide-bandgap perovskite photovoltaics with homogeneous halogen-phase distribution”為題在線發表在《Nature Communications》（Nat. Commun., 2024, 15, 8899.）。碩士研究生王瑞、劉嘯宇、顔杉為論文共同第一作者，何庭偉博士和楊少鵬教授為共同通訊作者。
混合鹵素寬帶隙鈣钛礦材料通常用作疊層太陽能電池的頂部電池，然而，随着鈣钛礦材料的光學帶隙變寬，薄膜的溴含量不可避免地增多，使得寬帶隙光伏器件的Voc損失愈加嚴重。調節混合鹵素鈣钛礦的結晶動力學實現均勻的鹵素相分布，是混合鹵素寬帶隙鈣钛礦領域迫切需要解決的難題。
在本工作中，作者在鈣钛礦薄膜埋底界面構築功能化的雙分子層（D-2P）結構，為解決上述難題提供了新思路。D-2P結構通過位于2P分子頭部的咔唑基團之間的強π-π相互作用形成，位于2P分子尾端的磷酸基團可以分别錨定NiOx和[PbX6]4-八面體，從而形成穩定的鍵橋結構。D-2P結構可以降低Br相和I相鈣钛礦的形成能，誘導鹵素組分自下而上的均勻結晶。受益于降低方非輻射複合和改善的載流子傳輸，D-2P處理的寬帶隙（1.75 eV）鈣钛礦光伏實現了20.80%的光電轉換效率（經第三方認證的20.70%），這是該體系目前報道的最高效率。該工作為進一步制備更高性能的寬帶隙鈣钛礦和疊層光伏器件提供了新策略。
以上研究工作得到了國家自然科學基金、河北省優秀青年科學基金、BETVLCTOR伟德官方网站高層次引進人才項目、BETVLCTOR伟德官方网站生命科學與綠色發展學科群項目、光伏技術省部共建協同創新中心的資助，以及BETVLCTOR伟德官方网站物理學院公共測試中心的大力支持。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53344-9
