我校彭强教授和陈雨研究员在国际综合性学术期刊《Nature Communications》发表最新研究成果

近期，我校材料化学与化工学院（锂资源与锂电产业学院）彭强教授和陈雨研究员在国际综合性学术期刊《Nature Communications》(《自然-通讯》)上发表题为“Enlarging Moment and Regulating Orientation of Buried Interfacial Dipole for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells”（高效反式钙钛矿太阳能电池中埋底界面偶极子矩增大与取向调控）的最新研究成果，报道了钙钛矿太阳能电池埋底界面的偶极子调控和缺陷钝化新思路和新方法。

论文通讯作者为我校材料化学与化工学院彭强教授和珠峰人才陈雨研究员，成都理工大学材料化学与化工学院为第一单位，论文第一作者是成都理工大学在读博士生彭杨。该项研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、四川省自然科学基金项目和成都理工大学学科创新领军团队项目等课题资助。

Nature Communications 文章首页

通常，在钙钛矿的埋底界面处，指向钙钛矿的总偶极子称为“正偶极子”，而指向钙钛矿外的总偶极子称为“负偶极子”。正偶极子取向通常会使局部真空水平向上移动，从而导致埋底的钙钛矿表面的功函数增加，从而使其更偏向于p型特征，这更有利于载流子在埋底界面的分离和输运。相反，负偶极子取向则产生相反的效果。埋底界面处的界面偶极子取向调控为正偶极子，可以使界面能带排列有序，增大电池器件的开路电压（VOC）。然而，界面偶极取向调控对加速电荷输运和改善光伏性能的影响因素和作用机制一直不清楚，特别是对于埋底钙钛矿表面至今尚未有文献报道。因此，如何在界面偶极矩较大的情况下，通过简单而有效的策略获得最优偶极取向，从而进一步提高反式钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性，一直以来是一个挑战。

在本研究中，该课题组将2-（二苯基膦）乙酸（2DPAA）作为界面偶极化学桥引入到钙钛矿的埋底界面中，实现了界面偶极子的重构。预埋的2DPAA通过磷酸化作用牢固地锚定在基底表面，并通过配位效应与钙钛矿发生化学键接，有效地将界面偶极矩大小增大到5.10 D。更重要的是，这种调控策略将界面偶极子取向优化为理想的方向（即正偶极子），这是迄今为止从未报道过的技术。这种重构的界面偶极子不仅加速了空穴输运，释放了界面残余应力，诱导生长出了高质量的钙钛矿薄膜，而且减少了埋底界面处的非辐射复合。最终，钙钛矿太阳能电池器件的功率转化效率（PCE）最高可以达到26.53%（认证为26.02%），VOC则提升至1.197 eV。此外，该策略还可以扩展到宽带隙和大面积（1 cm2）器件，PCE分别为22.02%和24.11%。用2DPAA处理的未封装器件也表现出良好的长期存储稳定性和运行稳定性，在充满氮气的手套箱中长期储存、连续热老化和最大功率点光照1200小时后，初始PCE的保留率分别超过95.4%、81.2%和94.3%。

最佳器件J-V曲线和界面偶极重构示意图

原文链接和DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55653-5

引用：Yang P., Yu C.*, Jing Z., Chuan L., Weijian T., Yuwei D., Yihui W., and Qiang P.* (2025). Enlarging Moment and Regulating Orientation of Buried Interfacial Dipole for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells. Nature Communications, 16(2025), 1252.

Nature Communications（《自然-通讯》，简称“NC”）为《自然》旗下的高水平子刊，主要出版自然科学领域的重要进展和高质量研究论文。基于科睿唯安2024年度发布的期刊引证报告（Journal Citation Reports，JCR），NC的最新影响因子为14.7。

文：陈雨