科技日报讯记者 史俊斌 通讯员 刘昱含

西安交通大学电信学部吴朝新教授团队设计了一种具有共轭结构的有机大分子3-苯基-丙烯-1-胺(PPA)，制备出大面积Sn基钙钛矿太阳能电池器件(1 cm2)，实现了7.08%的能量转化效率并提出了一种实现Sn基钙钛矿薄膜高稳定性和强电荷提取能力的有效策略，揭示了高效率Sn基钙钛矿太阳能电池提的巨大潜力，相关成果近日以《共轭有机阳离子实现高效自我修复FASnI3太阳能电池》为题，发表于国际顶级期刊《细胞》旗下能源领域子刊《焦耳》上。

有机-无机杂化钙钛矿材料由于其易合成、低成本、高吸收系数、载流子扩散距离长等优势，成为当前光伏领域炙手可热的“明星材料”。基于铅(Pb)卤化物钙钛矿材料的太阳能电池器件最新能量转化效率屡创新高，官方认证的单节器件效率已高达25.2%。然而重金属Pb的毒性问题是这一材料在商业化道路上需要解决的问题。近年来，基于锡（Sn）的太阳能电池器件得到了广泛的研究，并取得了令人鼓舞的进展。例如，通过在甲脒锡碘（FASnI3）钙钛矿薄膜中引入大体积胺 (如，苯乙胺[PEA]和正丁胺[BA])，能够有效提高FASnI3太阳能电池的光伏性能。然而，这些大体积胺的绝缘特性质限制了薄膜的电荷提取效率，进而阻碍了器件高效率的获得。因此，寻找一种提高薄膜电荷提取效率的方法对于更高效器件的实现意义重大。

吴朝新教授团队长期致力于新型功能材料的“光-电”与“电-光”物理机制及其器件应用如太阳能电池与发光二极管研究，他们设计了一种具有共轭结构的有机大分子，3-苯基-丙烯-1-胺(PPA)，用于解决上述FASnI3钙钛矿太阳能电池存在的问题，促进薄膜中的电荷提取能力。研究中发现PPA的存在可以使FASnI3薄膜的晶粒尺寸增大，使晶粒钝化，并诱导膜的取向，PPA大的空间位阻能够实现对FASnI3薄膜光伏特性的自修复。基于经PPA修饰的FASnI3膜制备的反式钙钛矿太阳能电池器件，其能量转化效率高达9.61%，是目前报道的Sn基钙钛矿太阳能电池器件的最高值。还首次制备了大面积Sn基钙钛矿太阳能电池器件(1 cm2)，并实现了7.08%的能量转化效率。提出了一种实现Sn基钙钛矿薄膜高稳定性和强电荷提取能力的有效策略，揭示了高效率Sn基钙钛矿太阳能电池提的巨大潜力。