华南师范大学高进伟/姜月团队在材料顶尖期刊《Energy & Environmental Science》上发表重要研究进展

近日，我校华南先进光电子研究院先进材料研究所高进伟/姜月团队在钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展，提出了一种高效、稳定、可修复和低铅泄漏钙钛矿太阳能电池的内部封装策略。研究成果“An Internal Encapsulating Layer for Efficient, Stable, Repairable and Low-lead-leakage Perovskite Solar Cells”在线发表在材料顶级期刊《Energy & Environmental Science》 (https://doi.org/10.1039/D2EE01016J)。《Energy & Environmental Science》由英国RSC出版社主办，在国际上享誉盛名，2022年最新影响因子为39.7，为材料、能源、环境领域顶尖期刊。我校姜月副研究员和高进伟教授共同指导的硕士研究生徐冬冬为论文第一作者。姜月副研究员和高进伟教授为共同通讯作者，南京大学刘俊明教授、华南师范大学周国富教授等为主要作者，我校为第一完成单位。

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)是最具前景的可再生和清洁能源技术之一，其功率转换效率超过25%，与硅基太阳能电池相匹配。单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的PCE接近30%。然而，由于钙钛矿材料的离子性质，其抗湿/热的长期稳定性仍然很差，这仍然是商业应用的最重要障碍。此外，使用过程中的铅泄漏仍然是一个环境安全问题。

近日，高进伟/姜月团队提出了一种基于原位交联聚合物(Spiro-NPU)的内部封装层(IEL)，具有匹配的能级、良好的电导率和匹配的空穴迁移率。Spiro-NPU的嵌入显著提高了器件光伏性能，在刚性基板上的光电转换效率达到23.26%，在柔性器件上达到约20%。最重要的是，IEL显著提高了钙钛矿太阳能电池的水分/热稳定性，以及可修复性。在60%相对湿度(RH)的空气中老化3000小时后，未观察到效率衰变；在85% RH、25 oC(或55% RH、85 oC)条件下老化500 h后，初始效率保持在90%以上；在1个太阳照射(~ 50 oC，N2) 的最大功率点(MMP) 以及没有任何外部封装下工作200小时，可以保留97%的初始效率。此外，钙钛矿薄膜在老化1个月(85% RH @ 25 oC)后的非光伏活性水合物相，在退火或一次太阳照射后恢复为光伏活性黑相，其相应的光电转换效率也显示出一定的修复性。此外，该IEL还展示出了阻铅的能力，这为实现稳定、高效和安全的钙钛矿太阳能器件铺平了道路。

该项工作首次报道一种原位聚合方法获得内封装层协同提高钙钛矿光伏器件长效稳定性、器件效率，以及降低铅泄露。此外，该方法还为构建其他光电、传感器件的防护层提供一种重要的思路。

姜月副研究员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；指导学生参加“挑战杯”课外学术作品大赛，获广东省特等奖、全国三等奖等。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目、广东省重点实验室的资助。

论文链接：An Internal Encapsulating Layer for Efficient, Stable, Repairable and Low-lead-leakage Perovskite Solar Cells - Energy & Environmental Science (RSC Publishing)

课题组主页：华南师范大学华南先进光电子研究院高进伟团队 (x-mol.com)