太阳能电池是实现清洁能源的重要途径，但传统硅基太阳能电池的效率受材料特性限制，无法充分利用所有光谱。 近年来，钙钛矿太阳能电池凭借其高效、低成本和制备工艺简单等优点，成为具潜力的下一代光伏技术之一。然而，钙钛矿材料的稳定性问题一直是制约其大规模应用的瓶颈。
近期，中国科学院化学研究所胡劲松研究员领导的研究团队在Energy & Environmental Science 期刊上发表了一篇重要研究成果。 他们巧妙地利用可调节的膦配体对钙钛矿/聚合物界面进行分子调控，成功地提高了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性，突破了此前纪录，将器件效率提升至25.08%！
胡劲松研究员，现任中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。 他长期致力于有机光电材料和器件、钙钛矿太阳能电池等方面的研究，在国际重要学术期刊上发表SCI论文300余篇，被引用20000多次，获授权发明40余项。 他的研究团队在钙钛矿太阳能电池领域做出了突出贡献，曾获国家自然科学奖二等奖等重要奖项。
【分子调控技术：破解钙钛矿太阳能电池性能瓶颈的关键】
该团队的研究主要针对钙钛矿/聚合物界面处的严重复合损失问题。 聚（3-己基噻吩）（P3HT）是一种无掺杂的空穴传输材料，因其对钙钛矿太阳能电池稳定性提升的显着潜力而备受关注。 但是，钙钛矿/P3HT 界面的严重复合损失，一直是阻碍器件效率提升的重要瓶颈。
该研究团队创新性地开发了一种利用可调节的膦配体来修饰钙钛矿/P3HT 界面的分子工程策略。 他们发现，具有平衡电子性质和空间结构的膦配体可以与钙钛矿形成强烈的结合作用， 不仅能钝化钙钛矿深能级反位缺陷，抑制能量损失，还能优化能级排列，促进载流子转移，从而显着提升太阳能电池的开路电压和效率。
分子调控的显着优势：
有效抑制能量损失: 通过与钙钛矿材料的特定作用， 膦配体可以精准地钝化深能级反位缺陷，从而抑制电子-空穴复合过程，降低能量损失， 提升电池的开路电压和转换效率。
优化能级排列: 膦配体可以优化钙钛矿和 P3HT 之间的能级匹配， 促进载流子的转移和收集，进而提升电池效率。
广泛适用性: 该方法适用于各种带隙的钙钛矿材料，包括 1.53 eV（CsFAPbI3）、1.7 eV（CsPbI3）和 1.9 eV（CsPbI2Br）等。
提升稳定性: 通过改进的界面和无掺杂的空穴传输材料， 该研究制备的太阳能电池表现出稳定性， 在加速老化条件下也展现了优异的性能。
【突破效率新纪录】
利用这种新颖的分子调控策略， 研究团队成功制备了各种带隙的钙钛矿太阳能电池， 并实现了显着的效率提升： 25.08%（认证值为 24.54%） 、21.42% 和 18.39%。
研究团队还使用 光焱科技的 QE-R PV/太阳能电池量子效率光学仪 进行量子效率测试， 以精确地测量器件在不同光谱范围内的外量子效率 (EQE)。 QE-R 可以有效地揭示材料在不同光谱范围下的光电转化效率， 并为进一步提升器件性能提供理论依据。
胡劲松研究员带领的团队， 通过分子调控技术成功突破了钙钛矿太阳能电池的效率瓶颈， 为钙钛矿太阳能电池走向产业化进程奠定了基础。 这一研究成果为推动太阳能光伏技术的发展和应用做出了重要贡献， 也将促进光伏材料与器件的进一步研究，为清洁能源的发展做出更大的贡献。
总结：
这项研究利用巧妙的分子调控策略，精确地调节钙钛矿与聚合物界面， 显着提高了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性， 达到了新的世界纪录。 这一创新性的成果为推动钙钛矿太阳能电池技术走向产业化进程提供了新的解决方案。
重要技术参数：
钙钛矿太阳能电池效率: 25.08% （认证值为 24.54%）
关键技术: 分子调控策略，膦配体界面调控
关键设备: 光焱科技的 QE-R PV/太阳能电池量子效率光学仪
参考文献
Molecularly tailored perovskite/poly(3-hexylthiophene) interfaces for high-performance solar cells_Energy & Environmental Science 2024
【本研究参数图】
Fig S2d. . Simulated interaction model between phosphine ligands and Pb
Fig S5. Photovoltaic parameters analysis of reported high-efficiency PSCs
Fig S11. Tauc plots of (A) CsPbI2Br and (B) CsPbI2Br/PP3 films。
Fig S16. J-V curves of CsPbI2Br PSCs with different PP3 concentrations。
Fig. S17. J-V curves of the CsPbI2Br PSC measured at different scan directions.
上述研究数据来自光焱科技 _ QE-R 光伏/太阳能电池 EQE 完整解决方案
推荐设备
QE-R 光伏 / 太阳能电池量子效率测量解决方案
文献参考自Energy & Environmental Science 2024, DIO: 10.1039/D4EE02251C
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