近日，吉林大学物理学院王晓峰教授团队在双钙钛矿太阳能电池的研发方面取得突破。研究成果以“Organic Dye/Cs2AgBiBr6 Double Perovskite Heterojunction Solar Cells”为题，于2021年9月1日在线发表于Journal of the American Chemical Society杂志上。
作为非铅钙钛矿材料的佼佼者，双钙钛矿Cs2AgBiBr6由于其良好的光电特性、热稳定性以及环境无毒等性质受到广泛研究。但由于材料具有较宽的带隙，目前基于其制备的太阳能电池的光电转化效率仍然较低。
在课题组之前的工作中，已经证实了使用叶绿素敏化的二氧化钛作为电子传输层能够提高Cs2AgBiBr6双钙钛矿太阳能电池的光吸收能力，进而提高电池的光电转化效率 (JACS 143, 2207-2211, 2021)。为了进一步提高电池的光电转化效率，降低原材料的获取难度，以及更加深入地对电池界面间的电荷传输过程进行研究，课题组选取了3种商业化的吲哚染料，并基于其制备了相应的染料/双钙钛矿异质结太阳能电池。得益于吲哚染料对电池光电流的贡献，Cs2AgBiBr6双钙钛矿太阳能电池的光电转化效率首次被提升至4.23%。经过研究发现，电池光电性能的提升，除了得益于在染料和双钙钛矿之间存在的Z型电荷传输方式，还包括Cs2AgBiBr6具有传输空穴的能力，使得染料中激发的空穴能够通过Cs2AgBiBr6的子带隙传输到spiro-OMeTAD，提高了电池内部的电荷传输效率。该工作将染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池进行了有机结合，并对其工作机理进行了深入探究，为该类型光伏器件的开发以及进一步的拓展研究铺平了道路，具有重要的科学意义。
染料/双钙钛矿异质结太阳能电池的光电流-电压曲线和电池内部的电荷传输路径
论文第一作者为吉林大学物理学院2018级凝聚态物理专业博士研究生王宝宁，通讯作者为王晓峰教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助。
论文全文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c07200