近日，物理与光电工程学院新能源技术研究院在能源领域顶级期刊Energy & Environmental Science（影响因子：32.5）上发表题为“One-step dual-additive passivated wide-bandgap perovskites to realize 44.72%-efficient indoor photovoltaics”的最新研究成果。审稿专家对该工作做出高度的评价：一步法双添加剂是一种非常有吸引力的方法，在弱光下实现了令人印象深刻的光电转化效率；该研究成果在室内光伏器件领域是一项“里程碑”式的工作（The use of a one-step dual additive is an interesting approach, and the low-light PCE achieved is impressive; This work is a milestone for indoor photovoltaics）。

 该论文第一作者为硕士研究生马巧燕，王有生副研究员和麦耀华教授为文章共同通讯作者，暨南大学为第一且唯一的通讯单位。

 室内光伏能够高效利用室内光（如LED灯或荧光灯），在物联网系统连接的小型、便携式和无线电子设备持续供电等方面展示出巨大潜力（图1）。由于其优异的光电性质，混合碘-溴宽带隙（E_g ~ 1.7-1.9 eV）钙钛矿非常适合于采集光谱分布比较窄的室内弱光。然而，混合碘-溴宽带隙钙钛矿薄膜缺陷导致严重的非辐射复合、卤化物相偏析和空位，引起宽带隙钙钛矿室内光伏器件较大的开路电压和填充因子损失。

图1. 室内光伏为物联网电子设备持续供电多应用场景。

  鉴于此，研究团队开发出了一种简单的、一步法双添加剂诱导形成混合碘-溴宽带隙钙钛矿复合加合物，从而制备出了高质量、少缺陷的碘-溴宽带隙钙钛矿薄膜。此方法有效地促进了钙钛矿晶粒生长，缓解了碘-溴卤化物相偏析，进而抑制了薄膜体缺陷引起的非辐射复合损失。NiO_x基反式宽带隙钙钛矿太阳电池（E_g ~ 1.71 eV）在太阳光（AM 1.5G）照射下实现了创纪录的21.97% 的光电转换效率，填充因子、短路电流密度和开路电压分别达83.4%，21.56 mA cm^–2和1.25 V。在太阳光连续照射下，封装的器件环境工作稳定性超过800个小时，性能衰减小于5%。

 此外，经国家光伏产业计量测试中心认证，在室内光源（U30 1000 Lux 338.2 µW cm^–2）照射下，宽带隙钙钛矿太阳电池获得了44.72%的认证记录效率，以及1.07 V的高开路电压和82.3%的填充因子（图2），均为当前已报道的世界最高值。这是该课题组继大面积（12.96 cm²）钙钛矿室内组件43.54%的转换效率报道之后（Device, 2023, 1, 100174），再一次取得的效率突破。  

图2. 宽带隙钙钛矿太阳电池的室内光伏性能。 

   该研究工作得到了国家自然科学基金（62204099）、中央高校基本科研专项（21623413）和广东省基础与应用基础研究基金（2022A1515011228；2022B1515120006）等项目的资助。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d3ee04022d

图文：马巧燕

校对：吴绚、杨嘉琳

责任编辑：邓玉萌

初审：王有生、肖艳芳

复审：麦耀华、厉明

终审发布：黄睿