中国科学技术大学杨上峰、陈木青团队综述 | 富勒烯材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

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全球性的能源危机，使得可再生能源的利用受到了人们的广泛关注，其中太阳能电池是一项最具潜力的可再生能源利用技术。从第一代的硅太阳能电池，到第二代的无机半导体化合物薄膜太阳能电池，再到如今的第三代太阳能电池，太阳能电池得到了不断发展。特别地，基于钙钛矿结构的金属卤化物具有吸光系数高、载流子扩散距离长、载流子迁移率高、以及缺陷容忍度好等优点，使得钙钛矿太阳能电池经过仅十年的飞速发展，能量转换效率已达到25.2%。除了优化钙钛矿太阳能电池的器件结构，调节钙钛矿吸光层的组分、形貌、结晶性以及钙钛矿/电极之间的界面皆是更进一步的提升器件效率以及稳定性的有效手段。富勒烯材料由于具有高的电子亲合能力、高的载流子迁移率、小的重组能、易于进行化学修饰等优点，被广泛应用于钙钛矿太阳能电池的电子传输材料或者钙钛矿吸光层的添加剂。

近日，中国科学技术大学杨上峰教授团队的博士研究生贾凌波对富勒烯材料（主要是富勒烯衍生物）在钙钛矿太阳能电池中应用的最新进展进行了全面总结，强调了富勒烯衍生物的化学功能化策略及其加成基团对改善钙钛矿太阳能电池性能的重要性。基于目前所报道的应用于钙钛矿太阳能电池的富勒烯衍生物，作者根据加成基团的类型和加成模式将它们分为以下几类：PC₆₁BM及PC₆₁BM类富勒烯衍生物、路易斯碱（包括胺、聚醚、冠醚、吡啶、噻吩等杂环）修饰的富勒烯衍生物、羧基/羟基功能化的富勒烯衍生物、卤素功能化的富勒烯衍生物、交联的富勒烯衍生物以及其它类型的双加成、富勒烯吡咯烷、二聚体富勒烯衍生物。作者揭示了富勒烯衍生物（尤其是加成基团）的化学结构与其提升钙钛矿太阳能电池器件效率和稳定性的效果之间的关联。最后，作者对开发新型富勒烯衍生物以实现高性能钙钛矿太阳能电池器件进行了展望，并提出了该领域未来可能的发展方向和看法。

点击“阅读原文”直达上述文章

Functionalization of fullerene materials toward applications in perovskite solar cells

Lingbo Jia, Muqing Chen and Shangfeng Yang

Mater. Chem. Front., 2020,4, 2256-2282
https://doi.org/10.1039/D0QM00295J

*文中图片皆来源上述文章

通讯作者简介

杨上峰 教授

中国科学技术大学 材料科学与工程系

杨上峰，中国科学技术大学教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，英国皇家化学会会士。长期从事富勒烯功能材料的研究，目前的主要研究方向是富勒烯基新型碳纳米材料的合成及其在能量转换中的应用。

陈木青 副教授

中国科学技术大学 材料科学与工程系

陈木青副教授于2012年在中国科学技术大学获得材料学博士学位。随后他在华中科技大学材料科学与工程学院进行博士后研究。2017年10月，他作为副教授加入中国科学技术大学材料科学与工程系的杨上峰教授团队。陈木青副教授的研究领域为富勒烯（包括金属富勒烯）的化学性质及其在材料科学、催化、能量存储和转化中的应用。

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