近日，材料領域頂級期刊Advanced Materials（影響因子：27.4）以“Dimensional Regulation of Organic N-type Dopants for Highly Efficient Perovskite Solar Cells and Modules”為題，報道了我院鄒炳鎖教授領導的納米光子學團隊關于鈣钛礦太陽電池的最新研究進展，資源環境與材料學院劉聰博士為該論文第一作者，鄒炳鎖教授、劉焘教授、暨南大學麥耀華教授和南昌大學胡笑添教授為共同通訊作者，太阳成集团為第一完成單位。此次研究工作得到了國家自然科學基金（52402104、52222312、22461142139）、廣西自然科學基金（2024GXNSFBA010280）、廣西科技重大專項（AA23073018）等項目的支持。此外，國家和自治區的重點實驗室平台也為該研究的順利進行提供了技術與資源保障。
新型的鹵化物半導體鈣钛礦太陽電池（PSCs）憑借其低成本、可溶液加工和優異的光電性能等優勢而迅速發展起來，越來越無限接近市場。然而，反式（p-i-n）PSCs仍存在相對較大的開路電壓（VOC）損耗，這主要是由于強極性鈣钛礦薄膜或界面上存在嚴重的非輻射複合，以及弱n型鈣钛礦特性所導緻的非平衡電荷傳輸所緻。本文中研究團隊設計了三種不同維度的基于苝二酰亞胺（PDI）的有機小分子，包括1D-PDI、2D-PDI和3D-PDI，以此作為摻雜劑制備n型鈣钛礦薄膜。含有硒（Se）的PDI分子具有很強的給電子能力，能有效地擴大鈣钛礦内部的準費米能級裂分（QFLS），抑制快速非輻射弛豫。此外，PDI分子還能通過共轭骨架包覆在鈣钛礦表面形成“晶格籠”，從而鈍化本體缺陷，減少局域陷阱，提高n型摻雜效率以及鈣钛礦器件的穩定性。加入2D-PDI後，小面積太陽電池的能量轉換效率（PCE）達到了26.06%（認證效率為25.44%），VOC為1.18 V，填充因子高達87.23%。剛性和柔性鈣钛礦太陽電池模組也分别實現了21.48%和20.71%的PCE（孔徑面積為21 cm2）。 這一新發現證明了這種維度調控策略能有效設計n型摻雜和制備高性能反式鈣钛礦太陽電池，為未來技術應用提供了新思路。
一審一校：劉娜
二審二校：王欣鵬
三審三校：沈大強
