北京大学：通过螯合功用降低钙钛矿太阳能电池的能量无序度

中国人民大学材料科学与技术学院占肖卫课题组与合所作构造设计新型富勒烯苯基FP-C8代替独创材料PCBM作为不饱和钙钛矿半导体的自由电子TCP。FP-C8的化学键外斥力相互作用和与钙钛矿微小的螯合作用有效率减少了自由电子TCP及其与钙钛矿界面的能量密度无序度，促使提高了半导体器件的生产成本与耐久性。已对，涉及社会活动刊载在《美国化学会览》上（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.1c12732）。

钙钛矿半导体制备简单，成本低廉，其光电转成生产成本比肩晶硅电池组，在世上之内受到尤其关注。尽管目前正式半导体器件构造得到最高生产成本，但是不饱和半导体器件构造规避应用以镍盐镍的空穴数据传输材料，因此很强能够的耐久性和普及化前景。由于有机TCP及其与钙钛矿界面处的能量密度无序度高，带来不大的非辐射复合能量密度损失，不饱和半导体器件的生产成本长期落后于正式构造。富勒烯苯基PCBM很强与钙钛矿相匹配的原子和良好的自由电子取用与数据传输能力也，被尤其用作不饱和半导体器件的自由电子TCP。然而，溶液律制备的PCBM薄膜的能量密度无序度不大，且对钙钛矿上界面的瑕疵钝化能力也极低，限制了半导体器件生产成本；PCBM化学键容易在光热条件下愈演愈烈自聚集，减少了半导体器件长期耐久性。

基于PCBM和FP-C8自由电子TCP的钙钛矿半导体的J-V曲线以及PCBM和FP-C8与钙钛矿微小作用示意图

为了替代不饱和钙钛矿半导体中的独创自由电子数据传输材料PCBM，所作构造设计了新型富勒烯苯基FP-C8，此化学键由C60碳笼、长甲基链和三联吡啶末端基合组。这种技术创新的化学键构造构造设计很强如下优势：（1）长碳链能有效率促使提高化学键溶解性，同时在成膜过程中诱发自组装，促使提高化学键排列的有序性；（2）三联吡啶末端基能与钙钛矿微小的不饱和Pb瑕疵产生螯合作用，这种界面锚定不耐久性促使促使了化学键排列于对，减小能量密度无序度；（3）三联吡啶与钙钛矿微小的螯合不耐久性抑制富勒烯化学键聚集，促使提高薄膜形像耐久性，还能通过三联吡啶外π-π冲刷促使自由电子数据传输。实验试验中，FP-C8相较于PCBM很强能够的自由电子取用与输运能力也、来得低的能量密度无序度以及能够的耐久性。将FP-C8用以不饱和钙钛矿电池组的自由电子TCP，半导体器件能量密度转成生产成本高达23.08%，较低PCBM对比半导体器件（21.41%）。基于FP-C8的半导体器件在100 mW cm-2的白光LED照射下进行稳态能量密度输出测试，1000小时后仍能保持初始生产成本的96%，而基于PCBM的半导体器件在670小时后衰减至60%。此项社会活动为有效率减少钙钛矿半导体的能量密度无序度、促使提高半导体器件生产成本与耐久性提供了新途径。

占肖卫课题组的复旦大学蒋译霆是文章的第一所作，苏州大学屠迎锋、中国人民大学周欢萍和占肖卫是联合通讯所作。合所作还包括中国人民大学王前课题组、西安交通大学马伟课题组和中南大学谢海鹏课题组。

该社会活动得到科技部国家要点研发方案和国家自然科学基金委员会等的资助。

来源：中国人民大学

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