近日，柔性电子（未来技术）学院黄维院士、秦天石教授、王芳芳副教授在高效稳定钙钛矿太阳能电池领域取得了重要成果，相关成果“Monolithically-grained perovskite solar cell with Mortise-Tenon structure for charge extraction balance”发表在国际权威期刊Nature Communications《自然•通讯》上。

目前，钙钛矿太阳能电池的功率转换效率不断刷新，但是仍远低于其肖克利-奎瑟（S-Q）极限最大理论效率。急需解决两个主要问题，包括钙钛矿的无序结晶和不平衡的界面电荷提取，这限制了器件效率的进一步提升。鉴于此，2023年6月3日，王芳芳&秦天石&黄维团队于Nature Communications报道使用自聚合型添加剂N-乙烯基-2-吡咯烷酮（NVP）作为钙钛矿聚合物模板，在经过常规空穴传输层（HTL）氯苯溶液旋涂工艺后，可以有效去除残留在钙钛矿晶界中的杂相、形成大尺寸钙钛矿晶粒，从而抑制缺陷相关的非辐射复合。此外，令人惊喜的是钙钛矿/HTL复合薄膜形成了新型的“榫卯”（M-T）结构，为钙钛矿和HTL之间提供了更大的接触面积，更有利于空穴提取，促进器件电荷提取平衡。基于钙钛矿薄膜高质量的结晶和独特的榫卯结构，有效提高了钙钛矿太阳能电池的电压和填充因子，器件的认证效率达到了24.55 %（反向扫描）和24.25 %（正向扫描）。封装的太阳能电池表现出了优异的稳定性，在湿度85 %和温度85 °C（ISOS-D-3 protocol）的条件下，加速老化1100小时后，保持了初始效率的90 %以上；在温度65 °C下，连续光照（ISOS-L-2 protocol）1100小时后，保持了初始效率的95 %以上。此外，基于NVP纯溶剂制备的钙钛矿薄膜可以在开水蒸气中仍能保持黑相，未封装器件可以在双85条件下600分钟后，仍保持了其初始效率80 %以上。

秦天石教授、黄维院士为论文的通讯作者，王芳芳副教授为论文第一作者。该工作得到了中国国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38926-3#Sec27

作者：柔性电子（未来技术）学院；审核：安众福