《一种具有高稳定性的无空穴传输材料可全印刷介观钙钛矿太阳能电池》刊发
近日，《科学》（Science）刊发了华中科技大学武汉光电国家实验室（筹）格兰泽尔介观太阳能电池研究中心韩宏伟教授团队的研究论文《A hole-conductor free, fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability》（《一种具有高稳定性的无空穴传输材料可全印刷介观钙钛矿太阳能电池》）。博士生梅安意、博士后李雄为共同第一作者，韩宏伟教授为通讯作者。 充分利用太阳能是解决目前人类面临的能源短缺和环境污染等问题的根本途径。作为第三代太阳能电池的代表，基于介观尺度的无机或有机半导体材料及三维互穿网络结构的新型介观太阳能电池因其有望实现廉价获取能源而受到各国科研工作者的关注。特别是近两年，随着钙钛矿材料如MAPbI3（碘铅甲胺）的应用，这种介观太阳能电池以超乎寻常的速度发展，光电转换效率从3.8%快速提升至17.9%，显示出良好的应用前景。然而遗憾的是，获得该效率的太阳能电池所采用的有机空穴传输材料及金对电极不仅价格昂贵（据报道有机空穴传输材料spiro-OMeTAD价格为金或铂的10倍），且需高真空等高能耗加工过程。因此，如何在廉价条件下实现高效稳定的全固态介观太阳能电池依然是实现太阳能大规模应用的关键问题。 韩宏伟教授自2008年进入武汉光电国家实验室（筹）工作以来，其研究团队一直试图实现一种基于全印刷工艺及廉价碳对电极的可印刷介观太阳能电池。借鉴钙钛矿太阳能电池的发展，研究团队通过引入两性分子开发出混合阳离子型钙钛矿材料(5-AVA)x(MA)(1-x)PbI3（碘铅甲胺-5-氨基戊酸），并将其应用于无空穴传输材料可印刷介观太阳能电池中。其特点是在单一导电衬底上通过逐层印刷方式涂覆二氧化钛纳米晶膜、氧化锆绝缘层、碳对电极层，之后填充钙钛矿材料。这一关键技术实现了介观太阳能电池低成本和连续生产工艺的完美结合。结果显示这种新材料的应用不仅获得了12.84%的光电转换效率，且器件显示出良好的重复性及稳定性。该光电转换效率获得美国Newport公司独立光伏实验室权威公证，为目前国际上无空穴传输材料型钙钛矿太阳能电池最高效率。 韩宏伟教授团队所开发的全印刷介观太阳能电池适应了光伏产业对廉价太阳能电池的需求。审稿人评价说，这项突破性研究成果将对未来太阳能电池的发展产生巨大的影响。(‘breakthrough’, ‘a remarkable, certified, result that will have a huge impact on future development of photovoltaics’ ) 该工作获得了科技部863计划，国家自然科学基金，湖北省科技支撑计划等项目的支持。成果具有完全自主知识产权，已申请国家发明专利和国际专利。 |