最近，材料科學(xué)與工程學(xué)院青年教師侯宇博士在新型太陽能電池關(guān)鍵材料的研究方面取得新進展，知名學(xué)術(shù)期刊Nano Energy以“Low-temperature processed In2S3 electron transport layer for efficient hybrid perovskite solar cells”為題在線報道了相關(guān)研究成果(Nano Energy, 2017, 36, 102-109，IF: 11.553)。鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)由于其能量轉(zhuǎn)換效率高、成本低廉和制備工藝簡單等優(yōu)點，引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。電子傳輸層(ETL)作為鈣鈦礦太陽能電池的重要組件之一，可以選擇性傳輸光生電子，抑制載流子復(fù)合，對電池能量轉(zhuǎn)換效率的提高具有重要意義。針對目前傳統(tǒng)ETL材料與鈣鈦礦層本征電子遷移率不匹配這一關(guān)鍵問題，該工作采用低溫化學(xué)浴沉積方法制備了排列規(guī)整的In2S3納米片陣列，并將其首次應(yīng)用于鈣鈦礦太陽電池ETL的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

研究人員借助時間分辨光致發(fā)光光譜技術(shù)，探究了PSCs中電荷傳輸?shù)膭恿W(xué)行為，基于硫化銦的PSCs室溫光致發(fā)光淬滅現(xiàn)象明顯，規(guī)整的納米片陣列結(jié)構(gòu)可以有效收集和傳輸來自鈣鈦礦光吸收層中的電子，使得電子空穴壽命更短，加速了鈣鈦礦材料中光生載流子的分離。此外，硫化銦ETL更為匹配的能帶結(jié)構(gòu)以及更高的本征電子遷移率，能夠進一步抑制電子的“逆向”傳輸，降低載流子復(fù)合機率，從而使得電池器件的短路電流密度、開路電壓以及填充因子均得到提升?；诹蚧烢TL的電池能量轉(zhuǎn)換效率達到18.22%，較基于傳統(tǒng)ETL的鈣鈦礦太陽電池提高了16%。該工作為不同過渡金屬硫化物ETL材料的設(shè)計建立了新策略，同時也為研究PSCs的低溫處理和制備提供了新方法，實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽電池新型電子傳輸材料研究方面的新進展。