2023年4月27日复旦大学杨迎国&西安交通大学董化&东南大学卢海洲&南京工业大学秦天石&黄维等在Advanced Energy Materials在线发表了题为“Active SnO2 Crystal Planes Enable Efficient and Ultra-Bendable n-i-p Perovskite Solar Cells with Record Certificated Power Conversion Efficiency”的研究论文。首次采用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)揭示了一种新型碳量子点掺杂后SnO2晶面的变化,并利用活性SnO2晶面开发了高效和超可弯曲的n-i-p钙钛矿太阳能电池,创造了功率转换效率纪录。

氧化锡电子传输层已被广泛用于制造高性能钙钛矿太阳能电池。据报道,碳量子点(CQD)可用于增强SnO2的电子迁移率。然而,对这一过程中的驱动力的深入了解仍然缺乏。本文基于同步辐射红外光谱得到了碳量子点修饰的SnO2的相关物化性质及反应机理;基于同步辐射掠入射广角X射线散射(GIWAXS)可以穿透柔性基板以检测钙钛矿层的掩埋区域,表明碳量子点修饰的SnO2显著提高了钙钛矿的结晶度和相纯度等相关机制。柔性正式钙钛矿太阳能电池的功率转换效率高达23.57%(22.75%,经认证),这是单结正式柔性钙钛矿太阳能电池的最高值之一。相应的正式柔性模组实现了17.79%的效率,孔径面积约为24 cm2。此外,柔性钙钛矿太阳能电池表现出出色的稳定性,在40%的相对湿度和25°C的1个太阳光照射下1200 小时后保持约95%的初始效率,并在2500 次弯曲循环后保持>90%的初始效率,弯曲半径为6毫米。

附图. 器件性能的表征
设施贡献
国家蛋白质科学研究(上海)设施蛋白质复合物晶体结构线站(BL19U1)、高通量晶体结构线站(BL17B1)和时间分辨红外谱学线站 (BL01B1)以及上海光源用户实验辅助系统和相关线站为该工作的样品测试等提供了条件和技术支持。