鈣鈦礦太陽能電池的新研究成果發表

　　近日，云南大學材料與能源學院華雍副研究員課題組以云南大學為第一通訊單位，在國際著名期刊ACS Energy Letter發表新型綠色清潔能源——鈣鈦礦太陽能電池最新成果“Understanding the Effects of Fluorine Substitution in Lithium Salton Photovoltaic Properties and Stability of Perovskite Solar Cells”（ACS Energy Lett. 2021, 6, 2218-2228）。碩士研究生吳太為論文第一作者，華雍副研究員為通訊作者。

　　（圖片來源：ACS Energy Lett.）

　　開發利用清潔可再生的綠色能源是人類社會發展的一大挑戰及渴求。太陽能具有來源廣泛、清潔安全、易于制備等優點，備受人們的青睞。鈣鈦礦太陽能電池自2009年問世以來，發展迅速，目前已經具有高達25.6%的光電轉換效率。然而，鈣鈦礦太陽能電池仍然存在亟待解決的器件穩定性問題。雙三氟甲磺酰亞胺鋰（Li-TFSI）添加劑被廣泛用于改善鈣鈦礦太陽能電池中空穴傳輸層的空穴遷移率。然而，Li-TFSI的吸濕特性不利于PSCs的長期穩定性。因此，開發高疏水性的添加劑來取代Li-TFSI，將有利于提升鈣鈦礦器件的穩定性。針對這一問題，課題組首次探索以三種結構相似的氟（F）取代鋰鹽（Li-FSI，Li-TFSI和Li-PFSI），作為Spiro-OMeTAD的添加劑，系統地研究了鋰鹽中氟取代基團數目對空穴傳輸層Spiro-OMeTAD的物理光電性能以及鈣鈦礦光電性能的影響。研究發現，在鋰鹽中引入更多的F基團，可以有效地提高Spiro-OMeTAD空穴提取能力和載流子傳輸速率，取得更好的空穴傳輸層表面形貌，降低鈣鈦礦材料表面缺陷態以及電池的載流子復合。基于10F的Li-PFSI的鈣鈦礦電池取得22.14%的光電轉換效率，超過了目前常用的Li-TFSI的參比電池（20.25%）。此外，基于Li-PFSI的鈣鈦礦光伏器件展現出優良的濕度穩定性和熱穩定性。

　　華雍課題組長期致力于光電材料的開發與應用，為新能源、新材料產業的發展提供技術與理論支撐。以上工作獲得國家自然科學基金、云南省重點項目、云南省優青、云南省青千及云南大學東陸青年英才等項目支持。