王长擂-李孝峰教授团队及其合作者在Nature Energy上发表研究论文

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“双碳”目标是我国作出的重大战略决策，实现“双碳”目标将重塑我国的经济和能源结构，改变人们的生产生活方式。发展清洁低成本的太阳能光伏器件，是实现“双碳”目标的重要途径与技术保障。近年来，有机无机杂化钙钛矿材料因其优异的光电特性，在光伏、探测、发光等领域取得重要进展。钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本等优势，构建基于钙钛矿材料的叠层太阳能电池，突破单结光伏器件的效率极限，是提升钙钛矿光伏效率与应用的有效途径。全钙钛矿叠层器件由不同带隙子电池串联而成，通常宽、窄带隙吸光层分别使用溴元素和锡元素掺杂，由于掺杂钙钛矿材料的晶粒生长机制不同，最终造成结晶过程不可控、晶粒尺寸较小、晶体质量差等问题，进而影响钙钛矿光伏器件性能。

        目前，国际上尚无普适方法可同时实现不同组分钙钛矿薄膜的高质量结晶调控。针对上述问题，光电科学与工程学院王长擂副教授、李孝峰教授与合作者发展了一套具有普适性的钙钛矿薄膜结晶调控方法。通过构筑限域退火方法（Close Space Annealing，CSA），延缓了钙钛矿中间相薄膜内部溶剂的挥发速度，采用不同透气性衬底，精确调控残余溶剂含量和挥发路径，使其在有限空间内参与结晶过程，促进晶粒的生长与融合。相比传统退火方式，限域退火方法制备的钙钛矿吸光薄膜晶粒尺寸明显增加、载流子寿命显著提升、缺陷态密度显著降低，相应的器件表现出更高的效率潜力。该限域退火方案对于宽带隙和窄带隙钙钛矿材料均表现出优异的结晶调控效果，助力得到高质量单结宽带隙和窄带隙钙钛矿电池，其效率分别超过18%和21%。进一步结合叠层太阳能电池结构设计，实现全钙钛矿四端和两端叠层太阳能电池，其效率均超过25%，并取得专业机构的检测认证。此项工作为有效控制钙钛矿结晶过程提供了巧妙的技术方案，促进了钙钛矿太阳能电池的进一步发展，并展示了该方法在叠层太阳能电池和大面积制备方面的潜力，为量产化制备全钙钛矿叠层组件打下坚实基础。
       相关成果以 " A universal close-space annealing strategy toward high-quality perovskite absorbers enabling efficient all-perovskite tandem solar cells " 为题，在Nature Energy上发表。
        作者信息：Changlei Wang, Yue Zhao, Tianshu Ma, Yidan An, Rui He, Jingwei Zhu, Cong Chen, Shengqiang Ren, Fan Fu*, Dewei Zhao*, Xiaofeng Li*
        项目资助：本工作得到国家重点研究开发计划（2019YFE0120000）、国家自然科学基金（61875143、62005188、62174112、62120106001）、江苏省自然科学基金（BK20190825）、中央高校基本科研基金（2021SCU1205、YJ201955）、四川省科技计划（2020JDJQ0030）、四川大学特色工程团队（2020SCUNG102）、苏州大学数码激光成像与显示教育部工程研究中心的支持。
        文章链接：https://www.nature.com/articles/s41560-022-01076-9


       文章来源：苏州大学
       李孝峰，男，教授，博导，苏州大学光电科学与工程学院院长，数码激光成像与显示教育部工程研究中心主任，教育部现代光学技术重点实验室常务副主任，国家及省市多项人才计划入选者，苏州大学欧美同学会常务副会长。2007年1月博士毕业于西南交通大学信息科学与技术学院，获“四川省优秀博士论文奖”和“全国百篇优秀博士论文提名奖”。博士毕业后，在新加坡南洋理工大学和伦敦帝国理工学院工作5年。2012年1月来到苏州大学，承担来自科技部、国家自然科学基金委、教育部和江苏省等近10个国家和省部级课题。累计在Advanced Materials、ACS Nano、Applied Physics Letters、Optics Letters、物理学报、中国激光等光电子信息领域主流期刊发表论文超过160篇，做邀请报告/担任分会场主席40余次，获2019年度中国光学学会光学科技二等奖，2019年教育部自然科学二等奖、2015年首届“江苏青年光学科技奖”等奖项。指导本科生研究生获得江苏省优秀本科论文一等奖、江苏省优秀博士/硕士学位论文奖、全国光学工程优秀博士论文提名奖、江苏省青年光学学生奖、江苏省大学生年度人物提名奖等十余人次。是IEEE、中国光学学会和中国密码学会高级会员，担任美国光学学会Applied Optics和IEEE Photonics Journal期刊副主编，中国光学学会《激光与光电子学进展》、中国光学工程学会《PhotoniX》期刊编委。主要研究方向：先进光电探测技术及应用、第三代高效太阳能电池的设计与制备、光电传感与检测技术。
       王长擂，特聘副教授/博士，硕导，苏州大学优秀青年****。2018年12月博士毕业于武汉大学物理科学与技术学院，获工学博士学位。2015年11月至2018年7月在美国托莱多大学物理与天文学院进行博士研究生联合培养。2019年1月加入苏州大学光电科学与工程学院工作。主要研究领域为光伏器件制备与表征，主要包括染料敏化太阳能电池、高效单结及叠层钙钛矿太阳能电池等。在Nat. Energy、Adv. Energy Mater.等SCI期刊发表研究论文50余篇。