近日，我校华南先进光电子研究院先进材料研究所吴素娟/高进伟在高效稳定锡基钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展。研究成果以“Dual Effects of Slow Recrystallization and Defects Passivation Achieve Efficient Tin-based Perovskite Solar Cells with Good Stability Up to One Year”为题在线发表在材料顶级期刊《Advanced Functional Materials》。《Advanced Functional Materials》是德国Wiley出版社旗下材料类顶级期刊，SCI影响因子为19.9。我校吴素娟老师指导的2020级硕士研究生郑春秋为论文第一作者。吴素娟和高进伟老师为共同通讯作者，我校为第一完成单位。
在全球气候变化和“双碳”目标下，光伏技术的发展深受世界各国广泛重视。钙钛矿太阳能电池作为新兴的第三代光伏技术，自2009年面世以来就吸引着诸多目光。目前，铅基有机-无机混合钙钛矿太阳能电池已经实现了25%以上的功率转换效率。然而，铅元素在光伏器件中的毒性限制了其商业化。研究发现，同一主族锡是替代铅的最佳候选元素。然而在锡基钙钛矿太阳能电池中仍存在着结晶不可控、Sn2+易氧化、缺陷密度高等问题，限制了光伏器件的效率和稳定性。
为解决以上问题，吴素娟、高进伟二位老师团队密切合作，在过去两年的时间里不断尝试并取得重要进展。本研究通过引入硫脲类添加剂硫脲和眯基硫脲来改善以上问题。结果表明，硫脲和脒基硫脲修饰后的薄膜质量、抗氧化性能、器件的光伏性均得到明显的提升。值得关注的是硫脲添加剂不仅可以促进晶粒的生长、提高薄膜的结晶性和抗氧化性，而且还可以缓慢诱导再结晶和钝化陷阱态。因此，硫脲修饰的锡基钙钛矿太阳能电池显示出优异的光电转换效率和稳定性。在氮气气氛中储存8个月后，硫脲修饰后的锡基钙钛矿太阳能电池实现了10.9%的冠军效率，且开路电压为0.79V。此外，未封装硫脲修饰的钙钛矿太阳能电在N2气氛中保存一年后，仍旧可以保持其初始效率的115%。这是氮气气氛中未封装的纯锡基钙钛矿太阳能电池报道以来的最长寿命。
该研究得到国家自然科学基金委员会(NSFC)-广东省人民政府联合基金重点项目、广东省重点实验室的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212106
作者/通讯员:华南先进光电子研究院 | 来源:华南先进光电子研究院 | 编辑:卢嘉裕
