田成波副教授、魏展画教授在《德国应用化学》和《先进材料》上发表最新研究成果

发布时间: 2024-09-12 点击数量:

近日,我校发光材料与信息显示研究院、材料科学与工程学院田成波副教授、魏展画教授团队在钙钛矿太阳能电池研究方向取得新进展,分别在国际期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie)和《先进材料》(Advanced Materials)上发表了两篇高质量论文。

其中,论文《Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells Enabled by a Fullerene-Based Hole Transport Molecule》发表在《德国应用化学》上。《德国应用化学》是Wiley杂志社的旗舰期刊之一,主要刊载化学与材料等相关领域的重要研究成果,具有较高的学术影响力,最新影响因子为16.6。

该研究通过设计并合成一种基于富勒烯的空穴传输材料(FHTM),用于修饰NiOx/钙钛矿界面,突破了富勒烯材料仅能作为电子传输材料的传统观念。研究结果表明,FHTM在提升空穴提取和传输效率、以及促进高质量钙钛矿薄膜的形成方面表现出显著效果。基于该材料的器件最终实现了25.58%的光电转化效率(认证效率25.04%),并展现出优异的运行稳定性,即便在连续太阳光照射1000小时后,仍能维持93%以上的初始效率。

另一篇题为《Multidentate Fullerenes Enable Tunable and Robust Interfacial Bonding for Efficient Tin-Based Perovskite Solar Cells》的论文发表在《先进材料》上。《先进材料》也是Wiley杂志社的旗舰期刊之一,在材料科学领域具有极高的影响力, 最新影响因子为27.4。

该研究针对锡基钙钛矿太阳能电池(TPSCs)中富勒烯电子传输层(ETL)与钙钛矿界面作用力较弱的技术瓶颈,成功合成了四个多齿富勒烯分子(FM3、FM4、FM5和FM6),并将其用于TPSCs的界面层。研究表明,随着丙二酸二乙酯基团数量的增加,富勒烯的LUMO能级逐渐变浅。同时,官能团数量的增加使得多齿富勒烯和钙钛矿之间形成更多配位位点,增强了界面相互作用。在这些分子中,FM5表现出合适的能级和与钙钛矿的强相互作用。FM5的五个丙二酸二乙酯基团都集中在单侧半球,与钙钛矿相互作用后,另一侧暴露的碳笼可以与上部富勒烯笼紧密堆叠,促进电荷转移,并有效阻挡水分和氧气渗透。最终,基于FM5的设备实现了15.05%的光电转化效率。此外,即使在暴露于空气中300小时后,基于FM5的设备仍保持了其初始效率的90%以上,表现出极佳的稳定性。

上述研究均是在田成波副教授和魏展画教授指导,由我校硕士研究生骆杰烽,张蕙和博士研究生孙超等完成,得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金及华侨大学科研基金的资助。两篇论文的第一单位均为华侨大学。

论文1链接:https://doi.org/10.1002/anie.202411659

论文2链接:https://doi.org/10.1002/adma.202410248