我校吳季懷教授課題組近日在國(guó)際頂級(jí)期刊Advanced Materials發(fā)表了題為“Suppressing Vacancy Defects and Grain Boundaries via Ostwald Ripening for High-Performance and Stable Perovskite Solar Cells”（通過(guò)Ostwald熟化抑制空缺缺陷和晶界的高性能穩(wěn)定鈣鈦礦太陽(yáng)能電池）的論文。Advanced Materials是美國(guó)Wiley出版社旗下的頂級(jí)期刊，當(dāng)前影響因子為25.809。

    在過(guò)去的十年里，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PVSC）作為一種有前途的新型光伏器件，其效率從3.8%提升到25.2%，經(jīng)歷了前所未有的快速增長(zhǎng)。然而，PVSC的實(shí)際應(yīng)用需要仍然受到穩(wěn)定性和性能的限制，而內(nèi)部缺陷和外部濕度敏感性是需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

圖1. GdF3-氨基丁醇輔助的Ostwald成熟過(guò)程示意圖
   

圖2. PVSC的光伏性能J–V曲線(xiàn)

    在此，為了克服內(nèi)部缺陷和外部濕度的雙重困境，該研究設(shè)計(jì)了一種基于奧斯特瓦爾德（Ostwald）熟化的鈣鈦礦生長(zhǎng)調(diào)控新策略。如圖1所示，將無(wú)機(jī)鹽GdF3引入到鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，可改善晶體的生長(zhǎng)鈣鈦礦。首先將含有GdF3的前體溶液旋涂在TiO2層上，隨后使用具有氨基和羥基的氨基丁醇蒸氣協(xié)助鈣鈦礦薄膜退火。氨基丁醇分子聚集更小鈣鈦礦顆粒，并通過(guò)其氨基和羥基作用附著在較大的顆粒上。因此，尺寸小的晶粒數(shù)量減少，較大晶粒的數(shù)量增加，形成晶粒大，晶界少的高品質(zhì)鈣鈦礦薄膜。從而獲得光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)21.2%的PVSC（圖2），并且具有良好的穩(wěn)定性和較小的滯后現(xiàn)象。

    該研究工作在吳季懷教授（通訊作者）的指導(dǎo)下，由材料科學(xué)與工程學(xué)院2018級(jí)博士研究生楊育倩（第一作者）、王曉兵、郭琪瑤和劉旭萍等共同參與完成。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金-海峽聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目（U1705256）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21771066、51972123）的資助。

    論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904347

（值班編輯：孟祥龍）