华南先进光电子研究院高进伟教授课题组在《Small》期刊发表系列重要研究成果

近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池取得了突飞猛进的发展，光电转换效率由最初的3.8%增长至26.1%，是新一代光伏材料的重要竞争者。在电池器件中，材料的稳定性和制备工艺对电池的效率至关重要。其中，共溶剂工程，添加剂工程和钙钛矿维度工程对提高电池效率及稳定性，促进钙钛矿太阳电池商业化发展都具有重要的意义。近日，我校华南先进光电子研究院高进伟课题组针对以上问题开展研究，取得重要研究进展，相关研究成果在国际权威学术期刊《Small》上连续发表三篇研究论文。

（1）自组装3D/0D准核壳结构内封装层助力实现稳定高效的FAPbI3钙钛矿太阳电池：甲脒铅碘基(FAPbI3)钙钛矿太阳电池因其出色的热稳定性和理想的接近理论带隙和效率而备受关注。然而，其固有的相不稳定性给器件的长期稳定性带来了巨大的挑战。本文通过双重策略协同效应-PbI2原位自钝化策略及自组装3D/0D准核壳结构内封装层，钝化表面及晶界缺陷，最大限度减少非辐射复合，提升FAPbI3钙钛矿薄膜稳定性。最终在小面积器件上获得 23.23% 的光电转换效率(PCE)，模组器件(5 × 5 cm2)获得19.51%的PCE。此外，该器件还具有良好的湿度稳定性，在40%相对湿度(RH)条件下老化3500 小时后仍保持初始效率的80%。这项研究为开发稳定、高效的 FAPbI3钙钛矿太阳能电池提供了宝贵的见解和研究方向。(DOI: 10.1002/smll.202306954)

硕士研究生王玉琪为以上论文的第一作者，胡小文副研究员、王祯副研究员和高进伟教授为共同通讯作者。姜月副研究员、刘俊明教授、周国富教授为主要作者，华南师范大学为第一完成单位。

（2）超分子聚氨酯动态“韧带”增强钙钛矿薄膜机械柔性自愈合能力：针对柔性钙钛矿太阳电池(F-PSCs)机械稳定性等问题，本文通过将超分子PDMS聚氨酯(DSSP-PPU)组成的动态“韧带”引入钙钛矿太阳电池的晶界，促进残余应力的释放和晶界的软化。这种动态“韧带”表现出优异的自愈合特性，能够在室温下愈合钙钛矿薄膜中的裂纹。最终在刚性衬底和柔性衬底分别实现了23.73%和22.24%的光电转换效率(PCE)，柔性模组器件也实现了17.32%的PCE。值得注意的是，在F-PSCs经受8000次弯曲循环(r = 2 mm)后，F-PSCs仍保持其初始效率的近80%，并且通过室温自愈合过程进一步恢复至初始效率的近90%。柔性和自愈合“韧带”策略为提高F-PSC的耐用性和性能提供了一种简单而有效的解决方案并促进F-PSC的商业应用。

博士研究生杨正池为以上论文第一作者，姜月副研究员和高进伟教授为共同通讯作者。我校王祯副研究员、刘俊明教授、高兴森教授、陆旭兵教授和周国富教授等为主要作者，华南师范大学为第一完成单位。(DOI:10.1002/smll.202307186)

（3）助溶剂工程策略助力无反溶剂工艺制备高效稳定的钙钛矿太阳电池：基于钙钛矿薄膜制备过程中存在的普遍问题，本文提出了一种简单有效的共溶剂工程策略来获得高质量的钙钛矿薄膜，通过添加与钙钛矿组分(FAI或PbI2等)具有较强配位能力，同时与主溶剂(DMF)具有较弱相互作用的共溶剂(MCP, NMP, DMI)可以在自旋过程中快速除去主溶剂调节浓度来触发成核，同时中间相的存在延缓了结晶，在不使用反溶剂的情况下制备了均匀致密的钙钛矿多晶薄膜，并同时适用于较大面积器件的制备。通过这种策略，分别在面积和大活性面积(1 cm2)上获得了22.00%和18.02%的PCE。模组器件获得16.54%的PCE。同时基于NMP的PSCs显示出高重复性和良好的稳定性(在空气条件下存放30天后，仍能保持80%的PCE)。该策略提供了一种简单有效的方法来制备高效且稳定的钙钛矿太阳电池与组件，促进了其大规模商业应用。(DOI:10.1002/smll.202301323)

硕士研究生李固为以上论文第一作者，冯炎聪特聘研究员，王祯副研究员和高进伟教授为共同通讯作者，姜月副研究员、刘俊明教授、周国富教授等为主要作者，华南师范大学为第一完成单位。

高进伟：华南师范大学教授，博士生导师。中国“十大新锐科技人物”、广东省教育厅“南粤优秀教师”、中国能源学会专委会能源专家、国际期刊 Surfaces and Interfaces联合主编。在Nature Communications, Advanced Materials, Energy & Environmental Science, Advanced Functional Materials等期刊发表论文150余篇。受邀为Advances in Physics, Advanced Functional Materials等撰写长篇综述论文4篇。论文引用次数近8000余次(Google Scholar, h-index 39), ESI高引论文3篇。获国家自然科学基金联合基金重点项目、广东省省市联动重点项目等资助。

姜月：华南师范大副研究员，硕士生导师。毕业于华南理工大学与法国昂热大学（法国国家科学中心CNRS，Moltech-Anjou研究所），获双博士学位。2015年作为青年英才引进加入华南先进光电子研究院高进伟团队， 2019年获聘副研究员。研究兴趣包括：钙钛矿太阳电池、有机太阳电池、压致变色以及电致变色材料与器件等。以第一作者/通讯作者在Advanced Materials, Energy & Environmental Science, Nature Communication等期刊发表原创论文30余篇；获批国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市基础与应用基础研究项目等资助。

王祯：华南师范大副研究员，硕士生导师。2019年博士毕业于华南理工大学材料学院，2019-2021年在暨南大学麦耀华教授团队开展博士后研究，2021年作为青年英才引进加入华南先进光电子研究院高进伟团队。主要研究方向为钙钛矿光伏器件以及有机光电材料与器件。在国际权威学术期刊Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Advanced Science, Journal of Material Chemistry A, Solar RRL, ACS Applied Materials & Interfaces等期刊发表高质量研究论文10余篇。获国家自然科学基金、广东省自然科学基金资助。