朱瑞、龚旗煌团队与合作者综述反式结构钙钛矿太阳能电池的研究进展

近日，北京大学物理学院现代光学研究所“极端光学创新研究团队”朱瑞教授和龚旗煌院士团队与合作者在《化学评论》（Chemical Reviews）上发表了题为“The promise and challenges of inverted perovskite solar cells”的综述论文，并被遴选为当期正封面论文。该论文总结了反式结构钙钛矿太阳能电池近年来的发展...

　　

近日，北京大学物理学院现代光学研究所“极端光学创新研究团队”朱瑞教授和龚旗煌院士团队与合作者在《化学评论》（Chemical Reviews）上发表了题为“The promise and challenges of inverted perovskite solar cells”的综述论文，并被遴选为当期正封面（Front cover）论文。该论文总结了反式结构钙钛矿太阳能电池近年来的发展，并对未来的发展趋势和面临的挑战进行了探讨。

论文被遴选为正封面

反式结构钙钛矿太阳能电池因其高稳定性、高效率、低成本、低温加工以及与叠层电池结构的兼容性等优势，正受到学术界和产业界的广泛关注。朱瑞研究团队自2014年起开始致力于反式结构钙钛矿太阳能电池的研究。团队早期从界面工程、薄膜形貌控制、电池稳定性和迟滞现象等方面开展研究工作，并及时对这类太阳能电池的研究进展进行阶段性总结和展望（Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1600457）。随后，团队开发了微量卤化铵辅助优化策略（Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 3508），显著提高了反式结构钙钛矿太阳能电池的性能。进一步，团队围绕反式结构钙钛矿太阳能电池电压损失较大的科学难题，创新发展了“溴化胍辅助二次生长”的薄膜优化方法，大幅提升了电池的开路电压，创造了当时这类太阳能电池光电转换效率的世界最高纪录（Science, 2018, 360, 1442）。基于在反式结构钙钛矿太阳能电池效率提升方面的贡献，朱瑞受邀撰写特邀评论（Nat. Energy, 2020, 5, 123），展望了这类太阳能电池性能进一步提升的巨大潜力，并呼吁行业对这类太阳能电池的研究给予更多关注，增强对这类太阳能电池研究的信心。

反式结构钙钛矿太阳能电池的优势及本论文讨论重点

该综述论文首先回顾了近年来提升反式结构钙钛矿太阳能电池性能的一些代表性方法，包括钙钛矿组分工程、添加剂工程、溶剂工程、加工工程、电荷传输层的创新以及界面工程等。接着，论文探讨了反式结构钙钛矿太阳能电池优异稳定性的原因。此外，论文还分析了基于反式结构的钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池、全钙钛矿叠层太阳能电池和钙钛矿-有机叠层太阳能电池的研究进展。随后，论文深入分析了高性能大面积钙钛矿太阳能电池和钙钛矿室内光伏器件的制备策略。之后，论文总结了反式结构钙钛矿太阳能电池的经济性优势和减少环境影响的方法。最后，论文对反式结构钙钛矿太阳能电池在未来的潜力和挑战进行了深入讨论。值得强调的是，近期在领域内研究学者的不懈努力和产业界的强有力支持下，反式结构电池的应用潜力得到了充分展示，具有反式结构的单结和钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池分别达到了26.7%和34.6%的认证光电转换效率，成为整个钙钛矿太阳能电池研究领域关注的焦点。

北京大学物理学院博雅博士后（北京大学物理学院2023届博士毕业生）陈鹏、北京大学物理学院现代光学研究所2021级博士研究生黎顺德、牛津大学博士肖云（北京大学物理学院原访问学者）、剑桥大学博士研究生贾笑晗（北京大学物理学院原科研助理）为论文的共同第一作者，朱瑞、龚旗煌、牛津大学教授Henry J. Snaith和萨里大学教授张伟为论文的共同通讯作者。合作者还包括博士罗德映。该工作获得了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金、国家资助博士后研究人员计划、云南省西南联合研究生院科技项目、松山湖材料实验室开放课题、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心、北京大学长三角光电科学研究院、山西大学极端光学协同创新中心、“2011计划”量子物质科学协同创新中心、英国工程和自然科学研究委员会（EPSRC）等的大力支持。