近日，我校吳永真特聘教授和朱為宏教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦太陽電池研究方面取得重要進(jìn)展，以研究論文形式分別在學(xué)術(shù)期刊 Angewandte Chemie International Edition 與 Advanced Energy Materials 相繼報(bào)道了高效有機(jī)空穴傳輸材料設(shè)計(jì)與鈣鈦礦表面鈍化兩方面的創(chuàng)新研究成果。
有機(jī)空穴傳輸材料（HTM）作為鈣鈦礦太陽電池的重要組成部分，可以起到促進(jìn)空穴提取和阻擋電子的作用。獲得高的空穴遷移率和薄膜質(zhì)量是提升器件性能的關(guān)鍵，但是往往兩者很難得到兼顧，其主要原因是缺乏可有效調(diào)控分子構(gòu)型的設(shè)計(jì)模塊。該課題組創(chuàng)新地引入了構(gòu)象可調(diào)的四噻吩乙烯(TTE)作為核心單元，通過將其中一對順式噻吩化學(xué)關(guān)環(huán)得到半鎖的TTE單元，其特殊的平面-正交雜化構(gòu)型實(shí)現(xiàn)了遷移率和薄膜形貌的完美平衡，無需復(fù)雜的化學(xué)摻雜過程即可使鈣鈦礦太陽電池效率超過20%，是目前無摻雜HTM鈣鈦礦太陽電池的最優(yōu)效率。該工作成果以“Semi-Locked Tetrathienylethene as Building Block for Hole‐Transporting Materials: Toward Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”為題，發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.（原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201811593）
鈣鈦礦薄膜表面存在大量結(jié)構(gòu)缺陷(如未配位的Pb2+等)，其不僅會(huì)俘獲光生載流子造成能量損失，還容易吸附環(huán)境中的水和氧等，加速鈣鈦礦薄膜退化過程。以往，研究者們曾嘗試?yán)冒?/span>Lewis 酸或Lewis堿單元的有機(jī)分子作為表面鈍化材料來消除缺陷、提升鈣鈦礦光電性能，但所采用的鈍化試劑普遍面臨與鈣鈦礦表面結(jié)合力弱、鈍化效果不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。為了提高鈍化劑分子和Pb2+的鍵合強(qiáng)度，該課題組首次提出了通過形成螯合結(jié)構(gòu)來提升鈍化穩(wěn)定性的新穎策略，發(fā)展了基于2-巰基吡啶(2-MP)的高效雙齒鈍化劑。高效穩(wěn)定的鈍化使CH3NH3PbI3電池獲得20.28%的光電轉(zhuǎn)化效率，開路電壓最高達(dá)到1.18 V，且能夠在60%-70%高濕度環(huán)境中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。該工作成果以“Efficient and Stable Chemical Passivation on Perovskite Surface via Bidentate Anchoring”為題，發(fā)表于Adv. Energy Mater.（原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201803573）
上述工作分別由博士生沈超和張浩等在朱為宏教授和吳永真特聘教授的共同指導(dǎo)下完成，并得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海科技重大專項(xiàng)、中國科協(xié)“青年人才托舉工程”、上海市自然科學(xué)基金以及上海市東方學(xué)者人才計(jì)劃等科研項(xiàng)目的資助。