2024年3月7日，Advanced Materials（《先进材料》）在线发表了武汉大学方国家教授课题组、澳门大学邢贵川、廖金凤教授课题组以及西安交通大学梁超教授课题组关于刮涂宽带隙钙钛矿太阳能电池的最新研究成果。
论文题为“Intermediate Phase Suppression with Long Chain Diammonium Alkane for High Performance Wide-Bandgap and Tandem Perovskite Solar Cells”（《长链烷烃二铵抑制高性能宽带隙和叠层钙钛矿太阳能电池的中间相》）。贾朋硕士生为第一作者，方国家教授、柯维俊教授、廖金凤教授和梁超教授为共同通讯作者。武汉大学物理科学与技术学院为第一署名作者单位。
宽带隙钙钛矿通过调节带隙，可以与窄带隙太阳能电池构建叠层电池以克服单结钙钛矿太阳能电池的Shockley-Queisser限制。然而，宽带隙钙钛矿电池中仍然存在严重的非辐射载流子复合和较大的开路电压损失。该项研究使用原位光致发光测试来监测钙钛矿涂层的中间相演变和结晶过程。通过掺杂长碳链分子辛烷-1,8-二铵二氢碘化物(ODADI)来制备高效稳定的宽带隙钙钛矿太阳能电池。研究发现，在带隙为1.67 eV 的宽带隙 FA0.7Cs0.25MA0.05Pb(I0.8Br0.2)3钙钛矿薄膜中掺杂ODADI不仅抑制了中间相，而且促进了钙钛矿的结晶并且显著地钝化了薄膜的深能级缺陷。结果表明，对于有效面积为0.07 cm2和1.02 cm2的器件，冠军单结倒置钙钛矿太阳能电池的效率分别为22.06%和19.63%，是刮涂制备的宽带隙钙钛矿同类器件中最高的效率值。未封装的器件在空气中表现出优异的稳定性，在恒定的AM 1.5G照明下，在空气中保持其最大功率点的初始效率近500小时。 由此制备的半透明宽带隙器件的效率为20.06%，而四端全钙钛矿叠层器件的效率为28.35%。
该工作为刮涂制备大面积高效稳定的宽带隙钙钛矿太阳能电池和叠层钙钛矿太阳能电池提供了新的思路。
该研究得到科技部、国家自然科学基金委以及湖北省科技厅相关项目的支持。感谢武汉大学公共服务平台提供的SEM测试等支持！
论文链接： https://doi.org/10.1002/adma.202400105