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近日，我院新材料与能源科学研究中心先进光电材料与器件团队在AdvancedMaterials《先进材料》期刊发表最新研究成果“Pre-buriedAdditiveforCross-LayerModificationinFlexiblePerovskiteSolarCellswithEfficiencyExceeding22%”。我院刘明侦教授为唯一通讯作者，副研究员李发明为共同第一作者。

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图1.预埋HCOONH4添加剂跨层修饰

柔性钙钛矿太阳能电池埋底界面示意图

该工作针对柔性钙钛矿太阳电池存在的晶格失配以及界面粘附性问题，基于一种低温可扩散添加剂HCOONH4的预埋处理，在优化二氧化锡电子传输层光电性质的同时，增强了埋底界面的载流子提取，缓释了钙钛矿薄膜的残余应力，减少了钙钛矿薄膜的缺陷态密度。研究结果实现了柔性钙钛矿太阳能电池效率与机械弯曲性能的协同提升，达到柔性钙钛矿太阳能电池当前最高记录。

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图2.未预埋添加剂和添加预埋添加剂的柔性钙钛矿太阳能电池的光伏性能对比。（a）柔性器件结构示意图；（b）柔性钙钛矿太阳能电池光电转换效率统计分布图；（c）最佳器件J-V曲线；（d）预埋添加剂处理后的稳态输出图；（e）最佳柔性器件的外量子效率及积分电流密度示意图；（f）柔性器件的机械稳定性测试

本论文围绕钙钛矿太阳能电池中电子传输层与钙钛矿层的界面，在底部电子传输层预埋一种挥发性添加剂甲酸铵（HCOONH4）（图1）。在热退火过程中，该添加剂一方面原位优化了底部SnO2电子传输层的理化性质，并匹配了SnO2电子传输层与钙钛矿薄膜的界面能级结构，提高了载流子界面输运速率；另一方面，添加剂HCOONH4通过热扩散作用跨层调控了钙钛矿薄膜的晶体生长，显著降低了薄膜晶界与体相缺陷态密度。更重要的是这种非卤素HCOO-阴离子动态修饰了SnO2电子传输层/钙钛矿的界面，该创新策略有效缓释了因界面问题引起的钙钛矿薄膜残余应力与微应力：钙钛矿薄膜{}晶面族对应的拉伸应力降低到初始状态下的21%，微应力从1.95×10-3降低到1.20×10-3。该预埋添加剂的策略，实现了一种自下而上的跨层修饰，协同优化了传输层、钙钛矿薄膜及其界面。

上述创新性策略提升柔性钙钛矿太阳能电池效率至22.37%（图2），第三方机构认证效率为21.90%，这是目前为止已报道的国内外文献中最高柔性钙钛矿太阳能电池效率。此外，界面的动态优化有效缓释了残余应力，增强了传输层与钙钛矿层的界面粘附性，同时提升了柔性器件的机械耐弯折能力，在弯折半径为7mm下反复弯折次仍能保持90%的器件初始效率。本工作为柔性钙钛矿太阳能电池效率提升拓展了新思路，同时也为解决钙钛矿太阳能电池埋底界面的问题提供了新方法。

先进光电材料与器件团队

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该团队现有教授/研究员1人，副教授/副研究员3人，包括国家级人才计划1名。团队专注于新型光伏光电材料和器件领域，聚焦钙钛矿太阳能电池，围绕钙钛矿材料和器件在物理机制、器件性能、制备工艺等方面进行研究。研究方向包括气相蒸镀制备新型薄膜材料、溶液旋涂制备高效率器件、柔性薄膜材料和器件、低维纳米材料、超快载流子动力学研究等方向，近年来已在Nature、EnergyEnviron.Sci.、Adv.Mater.、Angew.Chem.、Sci.Bull.等国内外知名学术期刊上发表一系列高水平学术论文，主持多个国家级、省部级重要科研任务。

在研究院的支持下，该团队将继续专注原创性科学问题的探究以及自主知识产权成果的产业落地，力争实现新型光伏光电材料与器件的重大突破。

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论文信息：

ZhonghaoZheng?,FamingLi?,JueGong,YinyiMa,JinwenGu,XiaochunLiu,ShuhanChen,andMingzhenLiu*,Pre-buriedAdditiveforCross-LayerModificationinFlexiblePerovskiteSolarCellswithEfficiencyExceeding22%,AdvancedMaterials,,DOI:10./adma..

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来源：先进光电材料与器件团队

编辑：李卓然