【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)與蘇州大學(xué)、斯圖加特大學(xué)等國內(nèi)外團(tuán)隊密切合作，圍繞鈣鈦礦界面調(diào)控、光伏性能優(yōu)化及新能源材料應(yīng)用等方向積極開展協(xié)同攻關(guān)，相關(guān)成果以“Crystallographic Alignment of α-FAPbI3{100} Facets at the Buried Interface for Efficient Perovskite Photovoltaics”為題，在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊Journal of the American Chemical Society。山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院太空科學(xué)與航天工程團(tuán)隊博士后劉董以共同第一作者參與本研究。
 

　　鈣鈦礦太陽能電池因光吸收能力強、載流子擴散長度長、缺陷容忍度高等優(yōu)勢，已成為新一代光伏技術(shù)的重要研究方向。然而，在高效率n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池中，電子傳輸層與鈣鈦礦吸收層之間的“埋藏界面”仍是制約器件性能提升的關(guān)鍵瓶頸。尤其是黑相α-FAPbI3鈣鈦礦在SnO2電子傳輸層上結(jié)晶時，常出現(xiàn){100}、{110}和{111}等多晶面混合、結(jié)晶取向無序的問題，導(dǎo)致界面電子注入能壘升高、非輻射復(fù)合加劇，從而影響電池效率和長期穩(wěn)定性。
 

　　針對這一難題，研究團(tuán)隊提出了一種通過分子工程精準(zhǔn)調(diào)控埋藏界面晶面取向的新策略。研究人員設(shè)計并篩選出含硫界面分子四氫噻喃-4-羧酸(4CA)。該分子一端的羧基能夠牢固錨定在SnO2表面，另一端的硫雜環(huán)結(jié)構(gòu)則可與α-FAPbI3晶格環(huán)境產(chǎn)生良好相互作用，從而特異性調(diào)控鈣鈦礦晶核生長，優(yōu)先誘導(dǎo){100}晶面取向。實驗結(jié)果與理論計算表明，4CA能夠在SnO2/α-FAPbI3埋藏界面實現(xiàn)高度有序的{100}晶面排列，有效降低電子注入勢壘，加速載流子提取，并顯著抑制非輻射復(fù)合。
 

　　基于該優(yōu)化界面，研究團(tuán)隊制備的n-i-p結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了26.65%的光電轉(zhuǎn)換效率，經(jīng)認(rèn)證的最高效率達(dá)25.49%。同時，器件展現(xiàn)出優(yōu)異的運行穩(wěn)定性：在氮氣氛圍、50℃持續(xù)光照條件下運行2400小時后，仍可保持超過91%的初始效率。相比之下，其他類似分子如4PA、4TA由于缺乏足夠的晶面選擇性或界面結(jié)合能力，調(diào)控效果明顯較弱。該研究首次揭示了埋藏界面晶面取向?qū)︹}鈦礦太陽能電池載流子傳輸?shù)年P(guān)鍵作用，為高效、穩(wěn)定鈣鈦礦光伏器件的設(shè)計提供了新的思路。
 

　　近年來，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院、空間科學(xué)研究院立足空間學(xué)科特色，依托山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項目與空間光伏地面模擬及在軌驗證平臺，積極拓展空間能源、新能源材料與先進(jìn)光伏器件等研究方向，穩(wěn)步提升基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究水平。
 

　　引用：太空科學(xué)與航天工程團(tuán)隊在鈣鈦礦光伏電池界面取向調(diào)控方面獲新進(jìn)展-山東大學(xué)【引用時間：2026年9月29日】