近日，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院國(guó)家低碳環(huán)保材料智能設(shè)計(jì)國(guó)際聯(lián)合研究中心邵國(guó)勝教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《Advanced Functional Materials》發(fā)表題為“Pinning Bromide Ion with Ionic Liquid in Lead-Free Cs2AgBiBr6 Double Perovskite Solar Cells”的原創(chuàng)性研究論文。碩士研究生李江寧為論文第一作者，邵國(guó)勝教授、沈永龍副教授和段艷艷博士為論文共同通訊作者，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為論文第一作者單位和通訊單位。

有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鉛鹵鈣鈦礦太陽(yáng)電池因其優(yōu)異的光電性能而成為光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而，有機(jī)組分使鈣鈦礦晶格易于分解，造成電池性能迅速衰減，同時(shí)，鉛泄露也是威脅環(huán)境和公共健康的潛在隱患。近年來(lái)，無(wú)機(jī)非鉛Cs2AgBiBr6雙鈣鈦礦引起研究人員廣泛關(guān)注，但其固有的離子遷移嚴(yán)重影響了電池性能的進(jìn)一步提升。

研究團(tuán)隊(duì)將兩種離子液體，1-丁基-1-甲基吡咯烷氯化物和1-丁基-3-甲基氯化吡啶鎓，作為添加劑引入到鈣鈦礦前驅(qū)體中。通過(guò)離子液體中陽(yáng)離子對(duì)鈣鈦礦中Br-離子的“釘扎”作用，抑制Br-離子遷移，減少鈣鈦礦缺陷，提高電池穩(wěn)定性。此外，離子液體的引入改善了鈣鈦礦電子結(jié)構(gòu)，增大鈣鈦礦與底部載流子傳輸層的費(fèi)米能級(jí)差，提升電池開(kāi)路電壓。結(jié)合理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析，基于吡咯基離子液體改性的電池器件相較于未摻雜器件效率提升約30%，且在25 oC和40%相對(duì)濕度環(huán)境下貯存40天，光伏性能幾乎無(wú)衰減。該研究成果為設(shè)計(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定、環(huán)境友好的無(wú)鉛鈣鈦礦太陽(yáng)電池提供了新思路。

該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部973子課題、河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)等項(xiàng)目支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112991