近日，南華大學電氣工程學院王行柱、劉暢教授團隊在國際能源材料領域頂級期刊Advanced Energy Materials（最新影響因子24.4，中科院一區）發表題為“CsSnI? Quantum Dots as a Multifunctional Interlayer for High-Efficiency Bilayer Perovskite Solar Cells”的研究論文。該研究通過構建新型0D/3D異質結結構，成功實現鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率與環境穩定性的協同突破，為下一代高效穩定光伏器件的產業化應用提供了重要技術路徑。
鈣鈦礦太陽能電池因其卓越的光電特性（理論效率>30%）和低成本溶液加工優勢，已成為光伏領域的研究熱點。然而，單結器件效率逼近S-Q理論極限（26%），且濕度敏感導致的性能衰減嚴重制約其商業化進程。針對這一挑戰，南華大學新能源材料團隊創新性地提出通過構建雙層吸收結構拓寬光譜響應范圍，并優化界面電荷傳輸機制，成為突破上述瓶頸的關鍵策略。
圖1 0D/3D器件制備示意圖
研究團隊開創性地設計零維/三維（0D/3D）異質結架構（圖1），采用CsSnI?量子點作為多功能界面層，通過創新性的級聯能級設計、表面鈍化處理、防潮性能優化及光吸收增強等多重協同效應，顯著提升了鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率與長期穩定性，為低成本、高性能光電器件的產業化應用開辟了新路徑。未來可應用于建筑一體化光伏（BIPV）、柔性電子設備及空間能源系統等領域。
圖2 器件結構和效率圖
南華大學新能源材料團隊已獲批湖南省“碳中和新能源光伏與光儲一體化技術”工程研究中心，現有核心成員11人，包括國家級人才1人、省部級人才3人，近五年在Science、Joule等知名期刊發表論文300余篇。團隊以“理論創新驅動技術轉化”為核心理念，致力于推動光伏技術的低成本規模化應用。
本研究由國家自然科學基金、科技部重點研發計劃及湖南省科技項目聯合資助，實驗工作得到中國科學院上海高等研究院、日本理化學研究所等合作單位的技術支持。王行柱教授與劉暢教授為共同通訊作者，助理實驗師劉春辰為第一作者。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202405074
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