近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院吳季懷教授課題組在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，研究成果以“Low-temperature processed rare-earth doped brookite TiO2scaffold for UV stable, hysteresis-free and high-performance perovskite solar cells”（DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105183）為題發(fā)表在國(guó)際期刊Nano Energy。該論文由華僑大學(xué)獨(dú)立完成，第一作者是我校材料學(xué)院2017級(jí)博士生郭琪瑤，通訊作者為材料學(xué)院吳季懷教授。 

    NanoEnergy（《納米能源》）是Elsevier出版社旗下國(guó)際納米能源領(lǐng)域公認(rèn)的頂級(jí)期刊，2020年影響因子為16.602，在能源材料領(lǐng)域具有重要影響力。

    作為新一代太陽(yáng)能電池，有機(jī)–無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）在過(guò)去的十年里，憑借其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）的迅速提升，在光電能源領(lǐng)域嶄露頭角并引起學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。雖然目前PCE處于領(lǐng)先地位的PSCs大多采用銳鈦礦型TiO2來(lái)作為介孔電子傳輸層（ETL）。但是，J-V遲滯現(xiàn)象、高溫處理以及光穩(wěn)定性仍然是限制PSCs商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)。為此，我們實(shí)施了四種有利的設(shè)計(jì)，即低溫處理、稀土離子摻雜、紫外光穩(wěn)定的板鈦礦TiO2支架以及SnO2致密ETL來(lái)提高電池光電性能以及光穩(wěn)定性。

    (a) 電池器件結(jié)構(gòu)示意圖；(b)Sc3+調(diào)控的SnO2/板鈦礦TiO2支架可有效地調(diào)整能級(jí)排列并改善器件內(nèi)部載流子動(dòng)力學(xué)；(c)剛性PSC最佳PCE達(dá)到21.75％；(d) 柔性PSC最佳PCE達(dá)到11.80％，充分證明所設(shè)計(jì)功能層的普遍適用性。

    結(jié)果表明，通過(guò)無(wú)燒結(jié)工藝制備的板鈦礦型TiO2介孔支架，可獲得均勻覆蓋、無(wú)孔洞的高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜。良好的能級(jí)排列以及載流子傳輸情況共同促進(jìn)了器件性能的提升。最終，優(yōu)化后的PSC實(shí)現(xiàn)了21.75%的PCE，并且具有良好的紫外光穩(wěn)定性。

    上述研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和華僑大學(xué)研究生創(chuàng)新基金的大力支持。

    文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105183

 （編輯：張為?。?/span>