近日,我校先进光电子研究中心在钙钛矿太阳电池研究方面取得重要研究进展,其成果以《Radical p-Doping Spiro-OMeTAD for Efficient, Stable and Self-healing Flexible Perovskite Solar Cell》(DOI: 10.1002/adma.202417404)为题,于4月22日在《Advanced Materials》期刊在线发表。
Spiro-OMeTAD是高效稳定柔性钙钛矿太阳能电池的核心空穴传输材料,其缓慢的氧化速率和机械应力下的薄膜脆性严重制约了器件的性能与寿命。针对这些挑战,赣南师范大学高进伟教授团队与华南师范大学姜月老师合作,创新性地设计了一种多功能自修复氮氧自由基分子——DT-TEMPO(4-[[5-(1,2-二硫戊环-3-基)-1-氧代戊基]氨基]-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)。该分子一方面通过p型掺杂提升Spiro-OMeTAD的空穴迁移率和电导率,另一方面优化钙钛矿与Spiro-OMeTAD之间的能级匹配以促进电荷高效转移。更重要的是,DT-TEMPO通过动态可逆二硫键赋予空穴传输层自修复能力。优化后的钙钛矿太阳电池实现了25.69%(刚性基底,认证效率为25.30%)、21.23%(刚性微型组件)和24.19%(柔性基底)的优异光电转换效率。此外,柔性器件在6毫米的弯曲半径下弯曲20000次后仍保持90%以上初始效率,并通过自修复过程恢复至95%的初始效率。该研究通过分子工程将“高效电荷传输”与“自修复”特性巧妙结合,为柔性光电器件的长效稳定性提供了全新解决方案。
据悉,《Advanced Materials》是德国Wiley公司旗下的国际科学领域顶尖期刊,该期刊最新SCI影响因子为27.4。该成果以我校为第一署名单位,物理与电子信息学院杨正池老师为第一作者,高进伟教授、华南师范大学姜月为共同通讯作者。该成果受国家自然科学项目,江西省赣鄱英才计划等项目资助。