宁波工程学院、湖南工程学院、杭纳纳米设备有限公司以及马来西亚沙巴大学的研究人员合作开发了一种基于铅负碳离子界面钝化剂的倒置钙钛矿太阳能电池。据报道，该电池达到了倒置钙钛矿光伏器件有史以来最高的开路电压。铅碳负离子层在钙钛矿层与电子传输层之间减少了界面缺陷，从而提高了电池性能。钙钛矿太阳能电池近年来因其高效率、低成本制造工艺和灵活应用潜力成为光伏领域的研究热点。倒置钙钛矿电池（即“p-i-n”电池）的结构中，空穴传输层 p 位于本征钙钛矿层 i 的下方，电子传输层 n 位于上方。而传统的卤化物钙钛矿电池采用的是反向结构，即“n-i-p”布局。在 n-i-p 结构中，太阳能电池从电子传输层 (ETL) 侧接受光照；在 p-i-n 结构中，则是从空穴传输层 (HTL) 表面接受光照。倒置钙钛矿电池以其出色的稳定性著称，尤其在湿热等苛刻环境中展现出更优异的抗老化性能，然而其效率相对较低，这主要是由于钙钛矿层与电子传输层接触界面处的能量损失，特别是界面处的载流子复合问题，从而阻碍了电能转化效率的提高。研究团队解释道，铅负碳离子复合物是目前研究较少且理解较为有限的一类碳复合物质，迄今为止仅在液相中观察到。而在此次研究中，研究人员首次报道了块状铅负碳离子复合物的合成，并探讨了其对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响。科学家们指出，通过使用铅负碳离子钝化处理，可以中和界面上残留的铅阳离子（Pb²⁺）并使其充分配位。通过对钙钛矿薄膜的光致发光（PL）映射和扫描电子显微镜（SEM）成像进行全面研究，他们发现铅负碳离子钝化处理减少了钙钛矿表面的缺陷丰富区，并降低了晶粒分离的现象。这种钝化处理显著改善了钙钛矿层与电子传输层之间的界面质量，从而减少了载流子复合现象，提高了电池的光电转换效率。研究团队制造的太阳能电池基于铟锡氧化物（ITO）基底，采用自组装单层（SAM）作为空穴传输层（HTL），包括钙钛矿吸收层、铅负碳离子钝化剂、基于苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的电子传输层（ETL）、一层浴铜碱（BCP）缓冲层和银（Ag）金属接触层。在标准光照条件下进行测试时，该器件显示出高达25.16%的效率，开路电压为1.17 V，短路电流密度为25.30 mA/cm²，填充因子为85.0%。研究人员指出，这一性能主要得益于高达1.17 V的开路电压及仅有0.38 V的电压损失。这一结果使得他们创造了倒置钙钛矿光伏器件的最高开路电压记录。这项研究的突破不仅提高了倒置钙钛矿太阳能电池的效率，还为未来钙钛矿太阳能电池的设计和优化提供了新思路。通过引入铅负碳离子界面钝化剂，不仅显著降低了界面缺陷，还为进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率指明了方向。由于其独特的光电特性和对缺陷的有效钝化，未来该技术不仅有望应用于太阳能光伏领域，还可能在其他新兴的半导体器件中发挥重要作用。展望未来，研究小组计划进一步研究其他具有不同阳离子的铅负碳离子复合物，期望合成更多的晶体材料，并将其应用扩展到太阳能光伏之外的领域。 第八届国际碳材料大会暨产业展览会
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第八届国际碳材料大会暨产业展览会（Carbontech 2024），将于12月5-7日在上海新国际展览中心召开。
针对新型半导体（金刚石、氧化镓、氮化镓、碳化硅、AlN……）以及超精密加工（材料、工艺、设备）设置金刚石前沿应用及产业发展论坛、超硬材料及超精密加工论坛、宽禁带半导体及创新应用论坛三大论坛。展会针对金刚石及其功能化应用主题、半导体超精密加工设置10000㎡专题展区，将展示最新金刚石晶圆、量子钻石、热沉金刚石等功能化产品及相关器件，欢迎莅临现场交流、合作。
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