华南先进光电子研究院胡小文副研究员在钙钛矿太阳电池领域发表高水平研究成果

近日，我校华南先进光电子研究院周国富教授团队胡小文副研究员在钙钛矿太阳电池领域取得重大研究进展，在国际权威期刊《Advanced Science》（影响因子15.84）上发表题为“22% Efficiency Inverted Perovskite Photovoltaic Cell Using Cation-Doped Brookite TiO2 Top Buffe”(DOI: 10.1002/advs.202001285)的研究论文。胡小文副研究员为论文第一作者和通讯作者，周国富教授以及物理与电信工程学院姜小芳副研究员为共同通讯作者，我校为第一完成单位。

有机-无机杂化钙钛矿材料由于其独特的光电性能使其在太阳电池领域展现出优异的光电转换性能，拥有巨大的商业应用前景。目前，钙钛矿太阳电池的“高效率”和“高稳定性”的同时实现是该技术走向商业化的关键。论文作者采用倒置型光伏电池结构，巧妙地利用一种新型的纳米复合结构作为钙钛矿的阴极界面修饰层，实现钙钛矿太阳电池的“高效率”和“高稳定性”。这种新型纳米复合结构主要通过在一维（1D）TiO2二氧化钛纳米棒基体的间隙空间中填充零维（0D）富勒烯，构造出一层非常致密的缓冲层。这种材料作为钙钛矿太阳电池的阴极界面缓冲层，一方面可以保护钙钛矿层不被电极层破坏，另一方面可以促使钙态矿层和顶电极的有效电子接触。同时，将过渡金属Co和Fe阳离子掺杂到TiO2纳米棒中，进一步改善了缓冲层的电学性能。这样的复合材料作为缓冲层，表面出多重优点，包括改善的成膜均匀性、增强的电子提取和转移能力、以及与钙钛矿层更好的能级匹配和更强的抗湿性。目前，利用该缓冲层制备的倒置钙钛矿太阳电池的光电转换效率超过了22%，使用寿命延长了22倍。该电池器件在相对湿度范围为20-87%的空气中保存两个月，效率仍保持在21.5%。论文提出的0D：1D纳米复合缓冲层策略为开发高效稳定的钙钛矿光伏器件开辟了一条新途径，具有非常重要的科学价值和应用前景。

以上突破性成果的取得，得益于我校广东省光信息材料与技术重点实验室以及与荷兰埃因霍温理工大学共建的响应性材料与器件国际联合实验室（DIRM）等平台支持，并受国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省科技计划项目等资助。论文合作者美国宾夕法尼亚州立大学的王凯博士在材料方面给予了大力支持。本论文的发表和持续深入的相关研究是我校国家国际科技合作基地“绿色光电子国际联合研究中心”建设的重要成果，将进一步夯实我校基础学科科研力量，为我校进一步开展高质量国际合作提供了重要的基础推动和促进我校物理交叉学科群的发展以及高水平大学建设。

胡小文博士于2014年加入华南师范大学周国富教授团队，主持及参与国家自然科学基金-广东省联合基金重点项目、国际合作与交流项目、广东省重点国别双边联合资助项目等，以上项目的获批也反映出我校近年来高水平人才引进与培育的显著成效。

文章链接： https://doi.org/10.1002/advs.202001285