中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林課題組在鈣鈦礦電池電子傳輸材料研究方面取得新進展
鈣鈦礦太陽能電池具有優(yōu)異的光伏性能和低成本溶液加工性能，應(yīng)用前景廣闊，近年來受到了廣泛關(guān)注。鈣鈦礦活性層和相關(guān)電荷傳輸層是鈣鈦礦太陽能電池的重要組成部分，對電池的光伏性能和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。因而，開展電荷傳輸材料的研究對于推動鈣鈦礦電池的發(fā)展具有重要意義。
在科技部、國家自然科學(xué)基金委和北京市基金委的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林課題組近年來在鈣鈦礦太陽能電池高質(zhì)量薄膜及高性能器件制備方面取得系列重要進展（Adv. Mater.?2017,29,1703236;?Adv. Mater.?2018,30,1804454；Angew. Chem. Int. Ed.?2019,?58,6688；Joule?2019,3,2205-2218;?Nat. Commun.?2020,?11,5402；Angew. Chem. Int. Ed.2022,61,e202203778；Angew. Chem. Int. Ed. 2023,e202300971；Adv. Mater. 2023,35,202211593;Nat. Commun. 2023,14,1204）。
近期，該課題組在鈣鈦礦電池中電子傳輸材料研究方面取得新進展。常規(guī)的鈣鈦礦電池中一般使用N-型無機氧化物半導(dǎo)體（二氧化鈦，二氧化錫等）作為電子傳輸層。這種溶液涂布的無機半導(dǎo)體一般需要高溫熱處理工藝，不利于柔性電池的制備；另外，這些無機半導(dǎo)體對紫外光敏感，影響鈣鈦礦電池的光伏性能和穩(wěn)定性。研究人員采用原位環(huán)化聚丙烯腈作為電子傳輸層，取代傳統(tǒng)的無機氧化物半導(dǎo)體制備高效和穩(wěn)定的鈣鈦礦電池。他們首先將聚丙烯腈溶液涂布到導(dǎo)電玻璃基底上，然后通過熱處理原位形成環(huán)化聚丙烯腈薄膜。這種原位環(huán)化聚丙烯腈覆蓋度好，表現(xiàn)出良好的電子傳輸性能（電子遷移率：4.13 x 10-3 cm2 V -1 s -1）。基于這種環(huán)化聚丙烯腈電子傳輸層的鈣鈦礦電池呈現(xiàn)出良好的光伏性能和穩(wěn)定性。
相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的Angew. Chem. Int. Ed.（2024,DOI: 10.1002/anie.202403264）。文章的第一作者為博士生顧衛(wèi)敏，通訊作者是蔣克健副研究員和宋延林研究員。
基于原位環(huán)化聚丙烯腈電子傳輸材料的鈣鈦礦太陽電池
綠色印刷院重點實驗室
2024年5月10日?
