【科技前沿】第33期：用于钙钛矿太阳能电池的新型溶液加工硼烷界面材料取得突破

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近日，我校材料科学与工程学院“有机光电材料与器件”张坚八桂研究团队副教授熊健与湖南文理学院副教授王钢、武汉大学副教授张海波合作，对高性能倒置钙钛矿太阳能电池界面材料展开研究，在国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》发表了“Overcoming the PCBM/Ag interface issues in inverted perovskite solar cells by rhodamine-functionalized dodecahydro-closo-dodecaborate derivate interlayer”的研究论文（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202300396）。

《Advanced Functional Materials》是Wiley出版社旗下材料领域顶级期刊，JCR材料科学大类分区1区TOP期刊，2022年影响因子为19.924。熊健、张坚、王钢、张海波为该论文共同通讯作者，我校材料科学与工程学院在读硕士研究生刘乃赫为第一作者，我校为论文第一通讯单位。

在政策引领下，钙钛矿太阳能电池产业化探索如火如荼，但其稳定性限制其走向实际应用。对商业化前景优越的倒置钙钛矿太阳能电池来说，阴极界面衰减及界面能量损失制约着器件性能的进一步提升。因此，界面修饰成为获得高性能器件的关键所在。然而，目前有效的界面修饰均需依赖蒸镀等真空工艺，不利于兼容廉价、高通过式的先进生产工艺（比如：R2R，打印等），寻求可溶液加工的高效阴极界面材料显得至关重要。在封闭硼烷家族中，closo-[B¹²H¹²]^2-具备完美的三维笼状结构、独特的电学属性及高的物化稳定性能，在充当界面修饰方面具有广阔应用前景。然而，该材料难以醇溶，无法兼容倒置钙钛矿太阳能电池制备工艺。为了克服这一难题，团队利用醇溶性优异、功能基团丰富的罗丹明修饰改性closo-[B¹²H¹²]^2-，成功制备出高醇溶性罗丹明功能化的closo-[B¹²H¹²]^2-材料（称为：RBH），并将其引入倒置钙钛矿太阳能电池中克服了富勒烯/金属阴极界面相关问题。基于溶液制备MAPbI₃/PCBM异质结，获得了超过21%的光电转换效率及83.37%的高填充因子。此外，RBH薄膜的高物化稳定性及疏水性能，大幅度提高了器件的湿、热稳定性。这一工作为封闭式硼烷材料改性及大面积溶液制备高效稳定倒置钙钛矿太阳能电池提供了新思路。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202300396