光电工程学院臧志刚教授和陈江照研究员在《Nature Energy》发表研究论文

2023年7月7日，Nature子刊《Nature Energy》在线发表了重庆大学光电工程学院为第一通讯单位的研究论文“2D/3D heterojunction engineering at the buried interface towards high-performance inverted methylammonium-free perovskite solar cells”，提出了抑制钙钛矿太阳能电池埋底界面非辐射复合损失的创新方法，实现反式电池效率达到25.12%（认证效率为24.6%），这是国际上反式无甲铵钙钛矿太阳能电池报道的最高效率。未封装电池最大功率点持续跟踪1500小时后仍能保持初始效率的98%。封装的电池在85℃/85%RH老化1200小时后保持初始PCE的92%。

反式（p-i-n）钙钛矿太阳能电池具有与不同底电池兼容、可低温制备（≤100℃）、稳定性优异等优势。因此，反式电池的发展对于钙钛矿太阳能电池的商业化应用至关重要。近年来，反式电池引起了学术界和工业界广泛的关注，效率和稳定性取得了巨大的进展。然而，目前效率超过25%的反式电池仍然使用含MA+和Br-的钙钛矿吸光材料，常常使用MA+和Br-调节晶体生长和稳定α-FAPbI3的光活性黑色相。

MA+在钙钛矿晶格中容易挥发和逸出，这会降低电池的光和热稳定性。此外，混合卤化物（I/Br）钙钛矿常常会发生相分离，这种现象会导致器件在光照和热老化下加速分解。空穴传输层/钙钛矿埋底界面常常存在大量的深能级陷阱态。埋底界面处的能量势垒导致界面空穴提取受阻，从而降低了器件的光伏性能。总之，界面非辐射复合进一步降低反式器件的光伏性能。

针对上述问题，重庆大学臧志刚和陈江照等人通过在无甲铵钙钛矿前驱液中引入少量的2-氨基茚满盐酸盐，在埋底界面原位形成了自下而上的2D/3D异质结，调控了钙钛矿结晶，钝化了3D钙钛矿晶界缺陷，优化了埋底界面能级排列，显著抑制了埋底界面非辐射复合损失。论文第一作者为博士生李海云（导师：臧志刚教授），其他合作者包括复旦大学张鸿、西北工业大学李炫华、EPFL的Michael Grätzel教授、重庆大学前沿交叉研究院的张大梁教授。

全文链接: https://www.nature.com/articles/s41560-023-01295-8