近日，我校化学与土木工程学院李灵聪博士以第一作者身份在能源材料领域国际顶级期刊《Carbon Energy》（中国科学院一区TOP期刊，IF: 24.2）上发表了题为“1D/3D Heterojunction for High-Efficiency Hole-Transport Layer-Free Carbon-Based Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells”的研究论文。韶关学院为第一完成单位，吴柱杰博士后为共同第一作者，韶关学院罗建民教授，华南农业大学蔡位子副教授、潘振晓教授为通讯作者。
图 不同碳链长度的季铵盐与钙钛矿的相互作用机制
针对无空穴传输层碳基钙钛矿太阳能电池中钙钛矿/碳电极界面缺陷密度高、能级失配严重等关键科学难题，作者系统探究了不同烷基链长的季铵盐在高铯含量宽带隙钙钛矿表面的作用行为。研究发现，具有中等链长的四丙基溴化铵（TPABr）能在高铯含量钙钛矿表面诱导形成结构稳定的一维TPAPb2I5相，成功构建了一维/三维钙钛矿异质结。该异质结有效钝化了钙钛矿薄膜的表面缺陷，优化了界面能级排列，显著抑制了光生载流子的非辐射复合损失。
经TPABr修饰优化的无空穴传输层宽带隙碳基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）突破了20%，达到了同类型光伏器件的国际领先水平。与此同时，该一维/三维异质结构显著增强了钙钛矿薄膜的表面疏水性，器件在未封装条件下经1500小时存储后仍保持优异稳定性，在85℃高温和1000小时持续光照最大功率点追踪测试中均表现出卓越的运行稳定性。该研究为推动新型光伏材料与器件开发，助力钙钛矿太阳能电池走向商业化应用提供了有力的参考。
