北京时间2023年3月13日，国际学术期刊Advanced Materials（IF=32.086）在线发表了材料学院赵德威教授团队题为“Improved Carrier Management via a Multifunctional Modifier for High-Quality Low-Bandgap Sn-Pb Perovskites and Efficient All-Perovskite Tandem Solar Cells”的研究成果。团队提出一种钙钛矿体相和界面协同作用的策略，有效地调控了器件中载流子动力学过程，最终，锡铅混合窄带隙钙钛矿太阳电池和全钙钛矿叠层太阳电池分别实现22.15%和26.16%的光电转换效率。

全钙钛矿叠层太阳电池具有高效率、低成本等潜在优势，有望在下一代太阳电池中表现出卓越的竞争力。作为全钙钛矿叠层太阳电池的重要组成之一，锡铅混合钙钛矿存在严重Sn2+氧化和非均匀、快速的成核结晶过程等问题，导致锡铅混合钙钛矿薄膜内部和表面具有较高的缺陷态密度，缺陷辅助的非辐射复合和杂质散射严重影响载流子动力学过程，进而限制了器件的性能。因此，改善钙钛矿薄膜体相质量和界面接触质量，增强载流子管理对实现高效锡铅混合钙钛矿太阳电池以及全钙钛矿叠层太阳电池具有重要意义。

在本工作中，赵德威教授团队将半胱氨酸盐酸盐（CysHCl）同时用于体添加和表面修饰，来调控锡铅混合钙钛矿太阳电池的载流子动力学过程。CysHCl处理能够提高锡铅混合钙钛矿薄膜的结晶度，有效地钝化缺陷并抑制Sn2+氧化，从而降低了载流子的非辐射复合损失。CysHCl处理的锡铅混合钙钛矿薄膜获得长达2.88 μs的载流子寿命和超过8 μm的载流子扩散长度。此外，CysHCl表面修饰诱导了有利的能带弯曲和表面偶极子的形成，从而促进了钙钛矿/C60界面上的电子转移。得益于载流子动力学过程的明显改善，CysHCl处理的锡铅混合钙钛矿太阳电池的开路电压和填充因子得到显著提高，对应器件获得22.15%的效率。与此同时，将其与宽带隙钙钛矿子电池串联而构筑全钙钛矿叠层太阳电池，相应叠层器件效率超过26%。

四川大学2020级硕士研究生罗锦程为论文第一作者，四川大学赵德威教授为论文通讯作者。四川大学材料科学与工程学院为论文唯一通讯单位。

上述研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、四川大学工科特色团队、四川省科技计划项目、中央高校基本科研业务费专项资金等资助。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202300352