近日，山东大学晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队在单晶钙钛矿太阳能电池方面获重要进展。相关研究成果以“Engineering the Hole Extraction Interface Enables Single-Crystal MAPbI₃Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 22% and Superior Indoor Response”为题，在线发表在国际权威期刊Advanced Energy Materials (中科院一区，IF=29.368)上。文章第一作者为晶体材料研究院2020级博士研究生李宁，通讯作者为陈召来教授和陶绪堂教授，山东大学为独立完成单位。

近年来，金属卤化物钙钛矿单晶由于具有比钙钛矿多晶薄膜更好的光电性质和稳定性而成为光伏应用的新兴候选材料。然而，与体块单晶相比，微米厚的钙钛矿薄单晶作为载流子有效收集的必要条件，仍然存在高的陷阱密度，导致单晶钙钛矿太阳能电池出现较强的非辐射复合以及较大的开路电压和效率损失。为此，博士生李宁在陈召来教授和陶绪堂教授指导下通过设计空穴提取界面使MAPbI₃单晶钙钛矿太阳能电池效率超过22%并且具有优异的室内弱光响应。疏水性P3HT分子被引入到空穴传输层中，与晶体表面未配位的Pb²⁺相互作用并促进离子在限域空间内的扩散，从而生长更高质量的钙钛矿薄单晶。表界面和体缺陷密度的降低以及非辐射复合的抑制，促进了单晶电池的电荷传输和提取。最终器件实现了1.13 V的高开路电压以及22.1%的光电转换效率，这是MAPbI₃单晶钙钛矿太阳能电池的最高值。此外，在掺入P3HT后，降低的缺陷密度和抑制的载流子复合导致单晶太阳能电池具有优异的弱光响应，在1000 lux照射下获得了39.2%的室内光伏效率。

该研究工作得到了国家基金委青年科学基金项目，山东省自然科学青年基金项目，山东大学齐鲁青年学者项目和晶体材料国家重点实验室的大力支持。

相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103241