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第一作者：Chenghao Duan
通讯作者：严克友
通讯单位：华南理工大学
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08432-7
摘要
本研究成功开发了一种高稳定性的全无机钙钛矿串联光伏器件。通过采用有机阳离子（如甲铵MA+和甲酰胺FA+）被无机阳离子（如铯Cs+）替代的策略，有效提升了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的长期光热稳定性。研究中，通过配体演化（LE）策略，使用对甲苯磺酰肼（PTSH）调控薄膜形成和消除无机窄带隙（NBG）钙钛矿中的深陷阱态，实现了两终端（2T）全无机钙钛矿串联太阳能电池（IPTSCs）的成功构建。其中，1.31 eV的CsPb0.4Sn0.6I3:LE器件实现了17.41%的记录效率，而结合1.92 eV的CsPbI2Br顶电池，2T IPTSCs展现了22.57%的冠军效率（认证21.92%）。此外，IPTSCs在最大功率点（MPP）跟踪下展现出卓越的耐久性，在65℃下保持了1510小时和85℃下800小时的80%初始效率。本研究为开发高效率和稳定的IPTSCs提供了深入的指导。
研究成果
华南理工大学严克友在《Nature》上发表了题为“Durable all inorganic perovskite tandem photovoltaics”的论文，利用对甲苯磺酰肼（PTSH）作为配体演化策略，成功调控了全无机钙钛矿的薄膜形成和深陷阱态，提高了器件性能。CsPb0.4Sn0.6I3:LE器件实现了17.41%的高效率，创下了无机NBG PSCs的效率记录。通过与1.92 eV的CsPbI2Br顶电池结合，实现了22.57%的冠军效率，认证效率为21.92%。IPTSCs在65℃和85℃下展现出卓越的长期稳定性，分别保持了1510小时和800小时的80%初始效率。
论文亮点
1.首次报道了全无机钙钛矿串联太阳能电池（IPTSCs），突破了效率瓶颈，同时解决了稳定性问题。
2.通过配体演化策略，实现了对无机NBG钙钛矿的精确调控，显著提高了光催化CO2还原性能。
3.展现了在极端温度条件下的长期稳定性，为实际应用提供了可靠的数据支持。
4.提供了深入的机理分析，包括密度泛函理论（DFT）计算和原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）分析，为未来钙钛矿串联器件的设计和优化提供了理论基础。
图文导读
图 2LE改善了钙钛矿的结晶和微观结构。
图 3监测LE的相互作用机制。
图 4优化的2T IPTSC的光伏和稳定性性能
结论
本研究通过配体演化策略，成功实现了全无机钙钛矿串联太阳能电池的高效率和长期稳定性。这一成果不仅为钙钛矿太阳能电池的发展提供了新的方向，也为未来高效率光伏技术的研究和应用奠定了坚实的基础。
作者简介
严克友，华南理工大学教授，在香港科技大学获得博士学位，并在香港科技大学、香港中文大学和香港理工大学从事过博士后研究。2018 年加入华南理工大学环境与能源学院。严教授主要从事功能纳米材料设计合成、新型光电光伏/发光器件研究，取得了一系列创新性的研究工作，在国际著名期刊上发表 100 多篇 SCI 期刊论文和专著章节等，包括 Nature 子刊自然通讯（Nat. Commun.）, 美国化学学报（J. Am. Chem. Soc.）, 能源与环境科学（Energy Environ. Sci.），先进材料（Adv. Mater.），先进功能材料（Adv. Funct. Mater），环境科学技术（Environ. Sci. Technol.）等。论文他引次数达到 8000 多次。严教授为受邀国际会议报告多项，包括 Keynote speech 和 Invited talk 等。担任 JACS、Nat. Commun. 等权威期刊的审稿人。是美国化学会 (ACS) 会员，美国材料学会 (MRS) 和电机电子工程师学会 (IEEE) 会员。
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