有機-無機雜化鈣鈦礦材料由于具有吸收系數(shù)高，激子束縛能低和載流子壽命長，且元素儲量豐富和價格低廉等優(yōu)點，已經(jīng)迅速成為光電器件研究領(lǐng)域的“寵兒”。
近年來，科研人員采用有機-無機雜化鈣鈦礦材料作為光吸收層，在太陽能電池方面的研究取得了巨大成功，其光電轉(zhuǎn)換效率從2009年的3.8%劇增到2019年的25.4%，該效率已經(jīng)超過目前所有薄膜太陽能電池效率。
在薄膜鈣鈦礦太陽能電池如火如荼發(fā)展的同時，鈣鈦礦量子點因其發(fā)光波長可調(diào)、窄帶發(fā)射、量子效率高等特點，也掀起了一股研究熱潮。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過控制鈣鈦礦納米晶的形貌與尺寸，可調(diào)節(jié)其能級結(jié)構(gòu)和光電性能。將鈣鈦礦量子點引入到太陽能電池中，不僅可提高對太陽光的利用率，還能避免鈣鈦礦薄膜中通過混合鹵化物調(diào)節(jié)帶隙所引起的組分偏析和效率不穩(wěn)定等問題。
雖然鈣鈦礦太陽能電池的種種得天獨厚的優(yōu)勢使其在基礎(chǔ)研究和商業(yè)化領(lǐng)域成為一匹黑馬，但由于鈣鈦礦材料在潮濕環(huán)境和光照條件下具有較差的環(huán)境穩(wěn)定性，容易發(fā)生分解并造成電池效率降低或失效，鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化道路進展依舊緩慢。
為獲得高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池器件，西安交通大學電信學部闕文修教授聯(lián)合美國布朗大學Chen Ou博士團隊、Nitin P. Padture與Yuanyuan Zhou教授團隊，采用陽離子交換法合成Cs1-xFAxPbI3鈣鈦礦合金量子點，將其沉積在FAPbI3薄膜表面，形成具有富銫表面的光吸收層，可減少電池器件中光生載流子的復合。
與FAPbI3薄膜組裝的太陽能電池相比，Cs1-xFAxPbI3量子點修飾的FAPbI3基太陽能電池的環(huán)境穩(wěn)定性得到了顯著提高。鈣鈦礦量子點通過與相似組分的薄膜相互融合，為制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池提供了一種新的可能。
上述研究成果以《量子點誘導富銫表面增強甲脒鉛碘基鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性》(Quantum-Dot-Induced Cesium-Rich Surface Imparts Enhanced Stability to Formamidinium Lead Iodide Perovskite Solar Cells)為題發(fā)表在ACS Energy Letters期刊上，該期刊為美國化學協(xié)會旗下的國際能源領(lǐng)域頂級期刊，最新影響因子為16.3。
闕文修教授自2006年從新加坡歸國任教后，其團隊一直致力于太陽能可持續(xù)轉(zhuǎn)換成其它清潔能源的研究，目前在新型太陽能電池光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域已發(fā)表系列高水平的學術(shù)成果。此論文的發(fā)表，受到了國內(nèi)外專家的高度關(guān)注和充分肯定。
本研究由西安交通大學電信學部闕文修教授團隊發(fā)起并和美國布朗大學Chen Ou博士團隊、Nitin P. Padture與Yuanyuan Zhou教授團隊合作完成。
西安交通大學電信學部為第一通訊單位，電信學部闕美丹博士為第一作者，美國布朗大學工程系戴政泓博士生為共同第一作者，西安交通大學闕文修教授和美國布朗大學Nitin P. Padture教授，Yuanyuan Zhou博士，Ou Chen博士為本文的通訊作者。
原標題：西安交大科研人員在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得新進展
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