北化譚占鰲組NC.：效率達25.1% ！更小化光/電能損失的鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池

發表時間：2025-02-25 11:12

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主要內容：

北京化工大學材料科學與工程學院譚占鰲教授和于潤楠教授帶領其團隊，在鈣鈦礦 / 有機疊層太陽能電池（PO - TSCs）這一研究領域取得重要進展。這類電池具備制造成本低的顯著優勢，其對鈣鈦礦層和有機吸收層采用的正交溶劑處理方法，與低溫、高通量沉積技術高度兼容。然而長期以來，子電池和互連層（ICL）的能量損耗嚴重制約著這類電池性能的提升。

在本篇文章中，團隊創新性地提出一套針對 PO - TSCs 的能量損耗管理策略。著力調控鈣鈦礦前子電池中的缺陷態；著力減少互連層的光學與電學損耗。通過研究發現pyridinium bromide perbromide（溴化吡啶全溴化物）與鈣鈦礦層間的氫鍵和配位相互作用產生協同效應，有效抑制了離子遷移，極大程度降低了能量損耗。同時，團隊精心優化基于五氧化二釩（V?O?）的互連層結構。優化后的結構不僅在近紅外光子區域展現出**的透射率，還能實現電荷載流子的無障礙提取，為體異質結內的光管理提供低損耗界面，進而有效平衡前、后子電池間的電流。

*終，團隊成功制備出性能優異的鈣鈦礦 / 有機疊層太陽能電池，其光電轉換效率高達 25.1%，開路電壓達 2.10 伏特。通過雙管齊下降低光學與電能損耗，團隊獲得了高光電轉換效率（PCE）的 PO - TSCs 。具體而言，通過鈍化寬帶隙（WBG）鈣鈦礦缺陷，顯著降低能量損失（Eloss），大幅提升了鈣鈦礦子電池的開路電壓（Voc）。在互連層結構設計上，團隊展示了低光學和電學損耗的方案。相較于基于三氧化鉬（MoO?）的互連層，基于 V?O?的互連層在近紅外（NIR）區域透射率更高，且具備更好的導電性、更高的載流子遷移率以及更匹配的能級排列，有效改善了電荷傳輸與提取，減少電荷復合，將互連層電荷積累降至*低，實現了鈣鈦礦與有機子電池間電流的平衡。

北京化工大學譚占鰲教授和于潤楠教授團隊的系列研究成果，充分凸顯了同步降低子電池能量損耗與互連層光、電損耗，對于構建高性能 PO - TSCs 的關鍵意義，為該領域的后續發展提供了堅實的理論與實踐基礎。