近日，吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室王晓峰教授团队在钙钛矿太阳能电池空穴传输材料研究方面取得重要进展，相关成果以“Achieving Buried Interface/Bulk Synergistic Passivation via Chlorophyll Derivative for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells”为题发表在国际权威期刊《Angewandte Chemie》上。
良好的空穴传输材料对于反式钙钛矿太阳能电池的性能起着至关重要的作用，而目前所常用的氧化镍(NiOx)存在着表面缺陷多、导电性差以及易与钙钛矿发生氧化还原反应等问题，严重影响了氧化镍基钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性。同时，钙钛矿太阳能电池通常需要在活性层，即钙钛矿层中加入钝化分子作为添加剂以提高电池性能，但这一程序不仅使钙钛矿电池的制作工序更繁琐，还增加了其制备成本，影响了钙钛矿太阳能电池的商业化前景。
基于此，该工作设计并合成了两种叶绿素(Chls)分子，并将其作为钝化层引入进氧化镍与钙钛矿之间。叶绿素分子上丰富的官能团对氧化镍表面的缺陷进行了充分的钝化，不仅提高了氧化镍的导电性还阻碍了其和钙钛矿的氧化还原反应。此外，部分叶绿素分子还能作为添加剂进入到钙钛矿内部，是一种同时实现了界面工程和添加剂工程的“一石二鸟”的策略。最终，基于叶绿素钝化的钙钛矿太阳能电池实现了25.54%的能量转化效率，是基于叶绿素的太阳能电池中的最高效率。这些研究结果为绿色环保的叶绿素材料在光伏领域中拓展了新的应用，开辟了生物质材料在新能源器件中的全新应用场景，同时为构建低成本、可持续的钙钛矿光伏产业链提供了规模化生产的创新路径。
论文第一作者为吉林大学物理学院2024级凝聚态物理专业博士研究生王宪钊，通讯作者为王晓峰教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助。
责任编辑：周末
