近日，南京邮电大学材料科学与工程学院和有机电子与信息显示国家重点实验室陈润锋教授、许利刚副教授、陶冶教授团队与华北电力大学新能源学院李美成教授、北京大学深圳研究生院冀浩栋教授展开合作，在钙钛矿光伏电池领域取得了最新研究进展，报道了通过增强共振分子互变能力调控大面积钙钛矿薄膜的策略，制备出具有优异光热稳定性的高性能钙钛矿光伏电池。10月11日，相关成果以“Enhanced resonance for facilitated modulation of large-area perovskite films with stable photovoltaics”为题发表在国际学术期刊Advanced Materials（《先进材料》）上。陶冶教授、陈润锋教授和李美成教授为共同通讯作者，许利刚副教授和北京大学冀浩栋教授为论文的共同第一作者。
在反式钙钛矿太阳能电池发展中，高效稳定的大面积钙钛矿薄膜制备是一项具有挑战性的任务，部分原因是缺乏高性能的空穴传输材料，这些材料既能促进载流子传输，又能调控钙钛矿薄膜的质量。共振结构能响应外部条件改变，自动调整自身结构、实时改变分子的状态和行为，获得性能优异的动态自调节有机光电材料，实现材料的智能化，因此在钙钛矿界面调控中具有潜能。基于前期的研究工作基础之上（Adv. Mater., 2022, 34, 2107111），我们设计了一种基于N–C=O共振结构的新型传输材料，以促进钙钛矿薄膜的结晶和埋底表面缺陷的调控。得益于给体-共振-给体（D-r-D）结构中的共振互变（N–C=O和N+=C–O−）以及其与钙钛矿中未配位的Pb2+的相互作用，因此相应的空穴传输材料不仅具有优异的空穴提取和传输能力，还能有效调控钙钛矿的结晶，以获得大面积高质量的薄膜。基于D-r-D 空穴传输材料的大面积器件可以达到21.0%的光电转换效率。此外，此外未封装光伏电池也具有优异的光热稳定性，在高温（约65°C）下连续在标准太阳光光照下，1320小时仅衰减了2.6%。这项研究表明，基于N-C=O共振结构的分子具有潜力作为空穴传输材料的候选，能够大规模调控钙钛矿的结晶和埋底表面缺陷，为开发高性能大面积太阳能电池提供了重要的指导方针。
该项研究成果同时得到了国家自然科学基金、江苏省特聘教授计划、武汉光电研究中心开放课题、新能源电力系统国家重点实验室开放课题、南京邮电大学“华礼拔尖人才计划”以及南京邮电大学启动基金等项目的支持。
共振结构的CoCzPXZ分子及其在钙钛矿调控示意图
（撰稿：许利刚/陶冶 编辑：陈宁娜 审核：仪明东）