近日，有机电子与信息显示国家重点实验室陈润锋教授、许利刚副教授、陶冶教授团队与华北电力大学新能源学院李美成教授、北京大学深圳研究生院冀浩栋教授展开合作，在钙钛矿光伏电池领域取得了最新研究进展，报道了通过增强共振分子互变能力调控大面积钙钛矿薄膜的策略，制备出具有优异光热稳定性的高性能钙钛矿光伏电池。10月11日，相关成果以“Enhanced resonance for facilitated modulation of large-area perovskite films with stable photovoltaics”为题发表在国际学术期刊Advanced Materials（《先进材料》）上。陶冶教授、陈润锋教授和李美成教授为共同通讯作者，许利刚副教授和北京大学冀浩栋教授为论文的共同第一作者。
在反式钙钛矿太阳能电池发展中，高效稳定的大面积钙钛矿薄膜制备是一项具有挑战性的任务，部分原因是缺乏高性能的空穴传输材料，这些材料既能促进载流子传输，又能调控钙钛矿薄膜的质量。共振结构能响应外部条件改变，自动调整自身结构、实时改变分子的状态和行为，获得性能优异的动态自调节有机光电材料，实现材料的智能化，因此在钙钛矿界面调控中具有潜能。基于前期的研究工作基础之上（Adv. Mater., 2022, 34, 2107111），我们设计了一种基于N–C=O共振结构的新型传输材料，以促进钙钛矿薄膜的结晶和埋底表面缺陷的调控。得益于给体-共振-给体（D-r-D）结构中的共振互变（N–C=O和N+=C–O−）以及其与钙钛矿中未配位的Pb2+的相互作用，因此相应的空穴传输材料不仅具有优异的空穴提取和传输能力，还能有效调控钙钛矿的结晶，以获得大面积高质量的薄膜。基于D-r-D 空穴传输材料的大面积器件可以达到21.0%的光电转换效率。此外，此外未封装光伏电池也具有优异的光热稳定性，在高温（约65°C）下连续在标准太阳光光照下，1320小时仅衰减了2.6%。这项研究表明，基于N-C=O共振结构的分子具有潜力作为空穴传输材料的候选，能够大规模调控钙钛矿的结晶和埋底表面缺陷，为开发高性能大面积太阳能电池提供了重要的指导方针。
该项研究成果同时得到了国家自然科学基金、江苏省特聘教授计划、武汉光电研究中心开放课题、新能源电力系统国家重点实验室开放课题、南京邮电大学“华礼拔尖人才计划”以及南京邮电大学启动基金等项目的支持。
共振结构的CoCzPXZ分子及其在钙钛矿调控示意图
（撰稿：许利刚/陶冶 编辑：朱家璐 审核：赖文勇）
