近日,学院先进光电子研究中心在材料领域国际顶级期刊《Advanced Materials》(影响因子26.8)上发表题为“N-Heterocycle-Activated π-cooperative Coordination Networks Enable Intrinsically Stability for Perovskite Solar Cells”的研究论文。该成果提出了一种通过N杂环激活π协同配位实现埋底界面有序调控与钙钛矿晶化路径定向调控的新策略,为高稳定性钙钛矿光伏器件提供了全新的理论依据和技术路径。该论文第一作者为我校硕士研究生肖元山,陈婕(硕士研究生)、陆海霞(博士研究生)为共同一作,我校周中高教授、邢直博士、高进伟教授、陈义旺教授为共同通讯作者。

在钙钛矿太阳能电池中,自组装单分子层(SAMs)是当前高效倒置结构器件最重要的界面材料之一。然而,在钙钛矿薄膜形成过程中,埋底界面处复杂的前驱体配位反应以及残余溶剂中间相会持续扰动SAM的有序排列,导致界面缺陷累积、晶体生长失控和器件稳定性下降。长期以来,界面配位化学、SAM结构演化与钙钛矿晶化行为之间的关联机制缺乏系统认识,成为制约高性能钙钛矿太阳电池进一步发展的关键科学问题。

针对上述难题,研究团队设计合成了咪唑鎓功能分子,在埋底界面构筑N杂环激活的π协同配位网络,稳定多卤化铅物种并维持SAM有序排列,引导钙钛矿低能垒晶化。原位光谱与理论计算揭示了该网络抑制配位中间体、降低缺陷密度与残余应力的作用机制。基于该策略,倒置钙钛矿太阳电池实现26.83%的光电转换效率,连续运行936小时后仍保持93.8%初始效率。该研究建立了界面调控与晶化控制耦合新方法,为高稳定性钙钛矿光伏器件提供了理论支撑。
该成果是赣南师范大学智能制造与未来能源学院、未来能源学科交叉中心的重要代表性成果,充分展现了学校在钙钛矿光伏领域的科研实力与研究生培养成效。中心将围绕未来能源领域关键科学问题持续开展协同创新研究,不断推进科研创新与人才培养的深度融合。
《Advanced Materials》是材料科学领域公认的国际顶级期刊,由Wiley出版社于1988年创刊。该刊为JCR和中国科学院双1区TOP期刊,2025年影响因子为26.8。
本研究得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金等项目的资助。
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