云南大学在高性能钙钛矿电池研究成果获进展

亦同，金属材料与太阳能该大学以云南大学为唯一通讯设备一个单位，在ACS Energy Letters （环境因素因子23.101）上出版科学研究学术著作“Interfacial Defect Passivation and Charge Carrier Management for Efficient Perovskite Solar Cells via a Highly Crystalline Small Molecule”（ACS Energy Lett. 2021, 6, 4209–4219.）。硕士生赵荣梅为撰文第一编者，华雍副科学研究员结盟莉副教授为协力通讯设备编者。

近年来，有机无机杂化钙钛矿半导体 (PSC) 发展蓬勃发展，在短短十年里头其暗电再生成本(PCE)从3.8%短时间强化到现在25.5%的认证成本，被视之为最带有商业化应用吸引力的新型低成本半导体之一。在低成本钙钛矿半导体之中，电洞的产生与收集成本是决定充电电池暗电再生成本的一个不可或缺环境因素，现在，低成本钙钛矿半导体大多使用双（三氯烷基石门芳基） (LiTFSI) 掺杂的有机单糖Spiro-OMeTAD作为电洞存储金属材料。尽管LiTFSI能够除此以外氧化Spiro-OMeTAD以减小其电洞迁移率， 然而LiTFSI带有浅黄色容易在电洞应用层里头频发聚集地并成型针孔，从而导致基于Spiro-OMeTAD的PSC热力安全性减小，并且在较高温下热力安全性进一步恶化。此外，钙钛矿吸附介面处的非热辐射交叉人员伤亡被普遍认为是限制钙钛矿充电电池暗电压的主要原因，通过有机分子会介面缺陷金属表面方针被普遍认为是解决非热辐射交叉人员伤亡的必需方法之一。然而，大多数分子会金属表面剂都被精细调控成超薄层，以最大限度地减少电荷存储线的人员伤亡，这增加了该过程的难度和可重复性。此外，的电子应用层和电洞应用层的不平衡电荷存储线分离出成本也是介面交叉的另一个不可或缺原因。

图1. (a) C8-BTBT的药理学本体；(b) C8-BTBT和Spiro-OMeTAD在CH2Cl2氢氧化钾之中的紫外可见吸收暗谱；(c) 能级图；(d，e) C8-BTBT的结晶概要；(f) C8-BTBT的数电洞器件的SCLC测算；(g) 基于C8-BTBT的介面标记改建工程示意图。

基于以上原因，工作团队通过引入较高结晶性的有机单糖金属材料（C8-BTBT）对钙钛矿充电电池的上下介面进行必需的介面缺陷，减小钙钛矿金属材料的缺陷态密度。同时，C8-BTBT在电洞应用层之中作为第三种掺杂剂可以必需率抑止LiTFSI在电洞应用层里头聚集地， 避免吸附之中针孔的成型，最终达到减小钙钛矿半导体的热力安全性的用以。此外，C8-BTBT的掺杂可以必需率减小电洞存储金属材料的电洞迁移能够，比较慢冷却钙钛矿金属材料的热力存储线以及强化热力存储线分离出过程，最终构建充电电池暗电再生成本的显著强化。本科学研究为基于Spiro-OMeTAD电洞应用层制备的钙钛矿半导体的介面改建工程获取不可或缺的技术性指导性，为构建钙钛矿半导体的低成本和热力安全性获取新的渐进与方针。

图2. PSCs环境温度安全性和热力安全性强化科学研究及Spiro-OMeTAD的样貌在较高温老化下样貌变化科学研究。

该工作团队专注暗电金属材料设计合成，新型半导体开发利用、暗电金属材料激子态凝聚态等科技领域科学研究并取得了一系列的科学研究成果，在ACS Energy Lett., 2021, 6, 2218; Chem Eng J, 2022, 430, 133065; J Energy Chem, 2022, 65, 312; EcoMat, 2021, e12146; Cell Reports Physical Science, 2021, 2, 100590; Sci Bull, 2020, 65, 1237等国际闻名出版物先后出版多篇科学研究学术著作。

举例来说：云南大学

学术著作链接

doi/10.1021/acsenergylett.1c01898

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