河南大学陈冲教授团队InfoMat综述：从材料、薄膜工程到载流子动力学和光子管理的高性能钙钛矿太阳能电池策略

近年来钙钛矿太阳能电池取得了极大的发展，目前单结电池最高效率已达25.5%，媲美单晶硅太阳能电池。但是，要实现其商业化，其性能（特别是稳定性）尚需进一步提升。因此，最近各种各样的方法、策略用于发展高性能（高效率与高稳定）的钙钛矿太阳能电池。鉴于此，河南大学陈冲教授与中科院固体所王命泰教授、美国雪城大学乔启全（Quinn Qiao）教授合作，在InfoMat期刊上发表以“Strategies for High-performance Perovskite Solar Cells from Materials, Film Engineering to Carrier Dynamics and Photon Management”为题的综述文章。

在该综述中，作者深入分析了高性能钙钛矿电池的影响因素，结合课题组在钙钛矿太阳能电池的相关研究，分别从以下四个方面系统分析了当前制备高性能钙钛矿太阳能电池的方法与策略：

（1）钙钛矿材料工程：分别从材料的晶体结构、维度和成分等方面介绍了钙钛矿材料（如：ABX3型钙钛矿、二维钙钛矿、双钙钛矿结构以及无金属钙钛矿材料）在高性能电池方面的应用，以及探讨了这些材料对电池性能的影响。

（2）钙钛矿薄膜工程：主要在制备工艺与缺陷钝化两个方面，去探讨制备高质量钙钛矿薄膜的方法，并且对相关物理机理也做了阐述。制备工艺方面，详细介绍了各工艺参数（如：旋涂的一步法与两步法、溶剂与反溶剂、温度和再溶策略等）对薄膜质量以及电池性能的影响。而缺陷钝化方面，主要介绍了钙钛矿中各种添加剂（钝化剂）的情况。

（3）载流子动力学工程：梳理了光生载流子产生、转移、运输各过程物理机制，探讨了导致载流子复合的各影响因素。从电荷传输材料角度，详细地总结了增强电荷分离与降低其在转移、运输过程中损耗的方法。同时，也介绍了利用物理效应（如：铁电效应）来提高电荷分离和降低其损耗的策略。

（4）光子管理工程：分别从等离子效应与上转换效应这两种光子管理方面介绍了对光子的有效利用，以获得高效率的钙钛矿太阳能电池。

最后，作者对当前制备高性能钙钛矿太阳能电池存在的不足进行了分析与展望。本综述第一作者为河南大学青年老师李桧林，陈冲、王命泰、乔启全为共同通讯作者。此项工作得到国家自然科学基金、河南省自然科学基金、河南大学青年英才项目等的支持。

文章信息

Strategies for high-performance perovskite solar cells from materials, film engineering to carrier dynamics and photon management

Huilin Li, Chong Chen*, Hangyu Hu, Yu Li, Zhitao Shen, Fumin Li, Ying Liu, Rong Liu, Junwei Chen, Chao Dong, Sally Mabrouk, Raja Sekhar Bobba, Abiral Baniya, Mingtai Wang*, Quinn Qiao*

DOI: 10.1002/inf2.12322

Citation: InfoMat, 2022, e12322

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《信息材料（英文）》（InfoMat）创刊于2019年，是由教育部主管，电子科技大学和Wiley出版集团共同主办的开放获取式英文学术期刊（月刊）。本刊聚焦信息技术与材料、物理、能源以及人工智能等新兴交叉领域前沿研究，旨在打造电子信息领域的世界顶尖期刊，推动电子信息技术与多学科交叉的共同发展。期刊2022年度影响因子为22.7，JCI指数2.37，5年影响因子22.7，2022年度CiteScore为35.6，SNIP指标为3.344。在材料科学各领域位列前茅，其中科院分区为材料科学1区Top、材料科学综合1区。期刊先后收录于DOAJ、SCIE、Scopus、CSCD、CAS、INSPEC等数据库。