谢亚红教授课题组在碳基钙钛矿太阳能电池的低温制备技术方面取得阶段性研究成果

谢亚红教授团队多年以来致力于碳基钙钛矿太阳能电池的性能优化和低温制备技术。本年度，以MOF材料为前驱体，制备了多种金属纳米复合氧化物MOF衍生Fe₃O₄-N-C、LaFeO₃-C，将其引入到碳基钙钛矿太阳能电池中，通过界面修饰、构建钙钛矿/La-MOF异质结和元素掺杂等改性工艺，结合MOF独特的空间框架结构和丰富的孔隙，全面提升了碳基钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性，最高光电转化效率达到16.35%。相关成果发表科研论文3篇，Optical Materials, 2023,136:113427；Journal of Power Sources, 2023, 566: 232927；复合材料学报, 2023, 40(5): 2802-2810；获得第九届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛铜奖。

图1 C-LaFeO₃-C电极器件示意图(A)，能级图(B)及其J-V曲线(C、D)

此外，谢亚红教授团队还以新疆大黄山煤为原料，成功制备了多种复合碳功能材料，石墨烯碳量子点（GQDs）及其衍生物、石墨烯及其衍生物，并通过元素掺杂调控其性能，进一步探究了其在碳基钙钛矿太阳能电池中的应用，并采用后处理钝化策略、原位钝化策略以及双钝化策略提高了MAPbI₃钙钛矿薄膜质量，最终全面提高了碳基钙钛矿太阳能电池的光电性能，其光电转化效率达到 15.86%，比原始器件的光电转化效率提高了30%，未封装器件在环境条件下储存 30 天后，器件仍然可以保持初始效率的 92.5%。相关成果发表论文2篇：Journal of Energy Chemistry, 2023, 202379:242-252; ACS Applied Energy Materials，2023, 6, 14, 7377-7386。

图2 N-GQD钝化MAPbI₃钙钛矿机理示意图及其J-V曲线图

图3 F/N-GQD钝化MAPbI₃钙钛矿太阳能电池的性能分析