近日，西安電子科技大學集成電路學部郝躍院士團隊常晶晶教授等人在《ACS Nano》（五年IF:16.2）上發表題為《Mechanically Resilient and Highly Efficient Flexible Perovskite Solar Cells withOctylammoniumAcetate for Surface Adhesion and Stress Relief》的研究成果。論文第一單位為西安電子科技大學，集成電路學部博士生徐雨萌為論文第一作者。
論文詳情
柔性鈣鈦礦太陽能電池因其質輕、可變形和高效率的特性，在便攜式可穿戴電子領域有廣泛的應用前景。然而，柔性器件在彎曲過程中承受著較大的應力，會導致功能層開裂，進而影響柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和長期穩定性，限制其商業化應用。該團隊在鈣鈦礦表面引入了一種具有本征柔性的長鏈分子——辛基乙酸胺（OAAc）作為表面粘附層和應力釋放層。通過理論分析與實驗驗證，發現OAAc層可以有效釋放彎曲過程中的應力，進而提高柔性鈣鈦礦太陽能電池的機械穩定性。此外，OAAc可以與鈣鈦礦表面的缺陷相互作用，降低鈣鈦礦薄膜的缺陷態密度并降低非輻射復合損失。采用這種方法，剛性器件的效率從23.14%提高到25.47%（柔性器件為23.12%）。相應的柔性器件具有優異的機械穩定性，在5mm彎曲半徑下，經過8000次彎曲循環后仍能保持初始效率的74%以上。
此外，該團隊采用理論和實驗相結合的方法，系統研究了偶極層對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響，并獲得了高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池，其光電轉換效率從23%提升到了超過25%。這一成果發表在一區TOP期刊《Advanced Functional Materials》上（五年IF:19.6），題為《Highly efficient and stable flexible perovskite solar cells enabled by alkylammonium acetate modification with varied dipole moments》。論文第一單位為西安電子科技大學，集成電路學部博士生徐雨萌為論文第一作者。
界面調控技術能夠有效鈍化鈣鈦礦薄膜缺陷并調控界面能級，從而提高鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。研究團隊對比了具有不同偶極矩的醋酸胺離子液體對鈣鈦礦與空穴傳輸層界面修飾效果，獲得了高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池。研究發現具有高偶極矩的己基醋酸胺可以顯著降低鈣鈦礦與空穴傳輸層之間的能級差，有利于空穴的提取并減少能量損失。此外，己基醋酸胺中的HA+陽離子和Ac-陰離子對鈣鈦礦表面的施主和受主缺陷均表現出很強的結合能力，從而有效抑制缺陷輔助復合。能級調控和缺陷鈍化的協同作用，使得器件的光電轉換效率和運行穩定性均得到顯著的提升。同時，柔性鈣鈦礦太陽能電池表現出優異的機械穩定性，進一步推動了其在柔性電子領域的應用潛力。
