近日，本课题组与美国托莱多大学鄢炎发教授合作，在高效低成本简单结构钙钛矿光伏电池研究领域取得了重要进展。该成果以“Efficient hole-blocking layer-free planar halide perovskite thin-film solar cells”为题，于2015年3月23日在线发表在《自然》子刊《自然·通讯》上(Nature Communications 6:6700 doi: 10.1038/ncomms7700 (2015))。论文的第一作者是本课题组2011年入校的硕博连读生柯维俊。
众所周知，传统能源主要依赖于化石能源，由此带来的环境问题日趋严重，一系列人们日常生活中有真切感受的雾霾等重大环境污染问题亟需解决。寻找新的环境友好、可再生的清洁能源对人类的生存与国家的可持续发展意义重大。太阳能是理想的清洁能源，寻找能够经济、高效地将太阳光转换成其它可利用的能源形式（如电能、化学能等）的新型功能材料一直是能源科学领域的研究核心。 几年前才发现的钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率、诱人的工业应用前景等特点，在国际上迅速掀起了巨大的研究热潮。
低温及结构简单并进而导致低成本是工业界始终不渝的追求。由方国家教授领衔的能源材料与半导体器件课题组通过系列的试验探索，发现了一种简单结构无空穴阻挡层的碘-氯体系钙钛矿太阳能电池(如图所示)并对其工作机制及物理性能进行了深入系统的研究。基于半导体界面工程及能带理论，研究人员采用紫外臭氧表面处理和氯元素界面钝化这两个关键技术，首次在一种无空穴阻挡层简单结构的钙钛矿电池上取得了高的开路电压和高的光电转化效率。 这一技术打破了传统高效太阳能电池通常需要空穴阻挡层的惯例，该结果对理解钙钛矿电池的工作机理具有重要的科学意义。研究人员通过这样一个极其简单的电池结构也取得了很高的光电转化效率，同时电池的制备温度不高于一百摄氏度适合于塑料等柔性基底，这为低成本钙钛矿电池的大批量、卷对卷工业化生产打下了基础，有很好的应用前景。
该工作得到了国家科技部和国家自然科学基金委等相关项目的支持，相关知识产权也已在审理中。
钙钛矿薄膜电池在有/无光照下的电流-电压关系曲线及结构示意图
附全文链接：
http://www.nature.com/ncomms/2015/150323/ncomms7700/full/ncomms7700.html