侯宇、杨双：有机无机杂化钙钛矿太阳能电池研究新进展

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近日，国际知名学术期刊《先进能源材料》（Adv. Energy Mater.，IF= 29.698）以“Halide diffusion equilibrium and its impact on efficiency evolution of perovskite solar cells”为题，在线报道了我校材料学院清洁能源材料与器件团队在有机无机杂化钙钛矿光伏领域的最新研究成果。
       有机无机杂化钙钛矿材料具有可调的光学带隙、高光吸收系数、低激子解离能等优异光电特性，近年来在光伏领域得到广泛的应用研究，但稳定性一直是制约该技术商业化发展的首要因素。由于钙钛矿材料具有软晶格和高离子扩散率特性，其内部离子的移动、扩散、氧化还原等过程相互影响，使器件降解机制极其复杂。因此，准确探究电池的降解机理对解决其不稳定性问题尤为重要。

       针对这一关键问题，该研究团队通过实验和理论相结合的方法，验证了钙钛矿器件的异质界面处存在卤化物扩散平衡现象。基于菲克第二定律建立了离子扩散模型，描述了器件老化过程中的离子扩散动力学，解释了实验观察到的卤化物分布现象。研究发现，器件的光电转换效率与卤化物扩散平衡之间存在较强的联系，扩散的卤化物可以对传输层进行化学掺杂，并将其电导率提高近100倍；同时形成非化学计量的钙钛矿表面，导致太阳能电池光伏效率的初始增强和长期损失。研究人员进一步开发了一种预掺杂策略，在初始器件中达到卤化物扩散平衡，从而抑制进一步的卤化物扩散，并提高钙钛矿器件的操作稳定性。结果表明，所研制的钙钛矿器件光电转换效率可达23.13%，且在连续光照600 h下保持稳定的功率输出。该工作为原子尺度理解钙钛矿太阳能电池的老化降解过程、获得高效稳定的钙钛矿光电器件开辟了新途径。
        我校为该论文的唯一通讯单位，第一作者为材料学院研究生李庆，通讯作者为侯宇教授和杨双教授。该研究工作还得到了杨化桂教授的悉心指导，以及国家“万人计划”青年拔尖人才项目、国家优秀青年科学基金项目等资金的支持。
       文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202202982
       文章来源：华东理工大学
       侯宇，教授、博士生导师，国家高层次人才特殊支持计划入选者。2010年于华东理工大学高分子材料与工程专业获工学学士学位，2015年于华东理工大学材料科学与工程专业获工学博士学位，毕业后留校从事科研与教学工作。历任校团委书记、数学学院院长、党委办公室主任。先后获（入选）国家高层次人才特殊支持计划、中国科协青年人才托举工程、上海市浦江人才计划、上海市“晨光计划”、上海市青年科技英才扬帆计划等，并获得首届“上海科技青年35人引领计划”、第六届“上海市青少年科技创新市长奖”、上海市青年五四奖章等荣誉称号。
       杨双，主要从事光电转化功能材料与器件的研究。提出半导体表面分子结构调控新技术，发展了异质界面分子钝化理论，阐明了界面原子结构对电子状态的作用机制，研制出工作寿命近万小时的新型光伏电池器件。迄今共发表SCI论文 60 余篇，其中以第一或通讯作者身份在 Science、Nature Energy、Nature Commun.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed. 等国际期刊上发表论文 30 余篇。研究工作得到国内外专业期刊或新闻媒体如 Chemistry World、Physics World、MRS bulletin 等报道 10 余次；所发表论文中，7篇入选1%ESI高被引论文，4篇被评为1‰ESI热点论文，8篇被选为封面/插页论文，论文被SCI引用4100余次，H-index为34；在国内外学术会议做邀请报告10余次；近年来作为负责人承担了国家自然科学基金优秀青年基金和青年基金等多个研究项目，并作为骨干参与国家自然科学基金联合基金重点项目等。