仰志斌课题组， ACS Energy Letters 快讯：2D钙钛矿的表面构筑可有效抑制宽带隙钙钛矿的I/Br相分离现象。

第一作者：周杰，文天宇

通讯作者：仰志斌*

单位：上海交通大学

太阳能电池在改变能源结构方面发挥着至关重要的作用。由金属卤化物钙钛矿材料制成的单结太阳能电池已显示出巨大的潜力，其光电转化效率已超过26%。利用串联太阳能电池可以打破单结太阳能电池的效率限制，从而减少热化损失，扩大太阳光谱的利用范围。因此，全钙钛矿串联太阳能电池在实现功率转换效率方面表现出了比单结器件更高的潜力。然而，常用的I/Br混合宽带隙钙钛矿作为串联器件的重要组成部分，总是表现出光致卤化物相偏析，导致最终的全钙钛矿串联太阳能电池开路电压损失大，光稳定性低，阻碍了其预期效率和稳定性的实现。所以，开发高效稳定的宽带隙钙钛矿并开展其在叠层电池的应用研究具有重要意义。

研究结果表明，这种结构设计的钙钛矿太阳能电池具有令人印象深刻的1.35V的开路电压和19.4%的光电转换效率。此外，将这种结构设计的宽带隙电池应用于全钙钛矿串联太阳能电池，实现了高达27.0%的光电转换效率，并且在500小时的光照后，保持了其初始值的94.0%。这项工作为稳定宽带隙钙钛矿的卤化物混合相提供了一种新的方法，有助于推动各种高效钙钛矿基串联太阳能电池的发展。

我们通过原位稳态荧光光谱和X射线光电子能谱原位表征了宽带隙钙钛矿FA_0.8Cs_0.2Pb(I_0.6Br_0.4)₃在持续光照下的相分离过程，并通过荧光共聚焦成像揭示了相分离的尺度和分布均一性。

基于3D钙钛矿中较小的离子移动活化能（测得为0.24 eV），我们通过构筑2D包覆3D钙钛矿的结构把离子移动活化能提升到0.49 eV，有效抑制了卤素离子在光照下的迁移，即相分离的发生。这在稳态荧光光谱和X射线光电子能谱原位表征中得以证明，也在器件效率长期稳定性测试中得以体现。

我们基于相稳定的宽带隙钙钛矿制备了全钙钛矿叠层太阳能电池，经过优化的叠层器件在反向扫描条件下实现了高达27.0%的光电转换效率，且在500小时光照后（AM1.5G）仍能保持96.1%的初始效率。结果表明，宽带隙钙钛矿表面构筑 2维钙钛矿可有效提升全钙钛矿叠层器件的长期工作稳定性。

此论文受到国家重点研发计划项目（No.2020YFB1506400）、上海浦江项目（No.20PJ1406900）、上海市基础研究试点项目（No.22TQ1400100-5）的资助。测试得到上海交通大学分析测试中心和化学化工学院测试中心的支持。

Phase-Stable Wide-Bandgap Perovskites with 2D/3D Structure for All-Perovskite Tandem Solar Cells.

仰志斌副教授简介：2009年本科毕业于华东理工大学，2014年博士毕业于复旦大学，师从彭慧胜院士。随后在美国华盛顿大学Alex K-Y Jen课题组和美国北卡罗来纳大学黄劲松课题组从事博士后研究工作。2019年9月加入上海交通大学，现为化学化工学院副教授。主要从事光伏研究，致力于高效稳定钙钛矿太阳能电池的研发及其产业化应用。迄今，以第一作者和通讯作者在Nat. Energy，Nat. Commun.，Adv. Mater.，Angew. Chem. Int. Ed. Adv. Mater.，Adv. Mater.，Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Energy Lett.,等期刊发表论文80余篇，总被引13000余次，H因子55，授权发明专利11项，其中10项已实现技术转让。曾获国家优秀青年基金（海外），上海市浦江人才计划，国际纯粹与应用化学联合会青年化学家奖，全球前2％顶尖科学家，美国华盛顿州研究基金会创新研究员（2015），美国材料研究协会（MRS）优秀博士生银奖（2013），中国大学生年度人物（2013）等。

热忱欢迎具有科研热情和相关专业背景的研究生和博士后加入本课题组，共同开展一流的学术研究，待遇从优。