近日，電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李澄副教授課題組指導(dǎo)的2017級(jí)本科生胡貝爾在工程技術(shù)領(lǐng)域Top期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》以第一作者身份發(fā)表題為“Manipulating Ion Migration and Interfacial Carrier Dynamics via Amino Acid Treatment in Planar Perovskite Solar Cells”的研究論文。該研究成果是李澄副教授課題組在新型半導(dǎo)體光電材料與器件衰減機(jī)制研究領(lǐng)域的又一重要工作。

 目前新型半導(dǎo)體光電材料和器件已經(jīng)成為推動(dòng)我國(guó)信息、照明、新型顯示、低碳能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求。由于制備方法簡(jiǎn)單，光電性能優(yōu)越，金屬鹵化物鈣鈦礦成為新型半導(dǎo)體光電材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而低溫液相法制備的光電薄膜穩(wěn)定性差，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此光電器件的衰減機(jī)制研究是突破產(chǎn)業(yè)應(yīng)用瓶頸的重要課題。

圖 苯丙氨酸對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中缺陷/離子的鈍化示意圖

本研究通過(guò)在平面型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中引入苯丙氨酸作為界面修飾層，實(shí)現(xiàn)器件穩(wěn)定性與光電轉(zhuǎn)換效率的協(xié)同提升。之后，研究者通過(guò)X射線光電子能譜證明界面修飾層對(duì)電子傳輸層與鈣鈦礦層缺陷的雙重鈍化作用；通過(guò)光、電信號(hào)的瞬態(tài)響應(yīng)，證明苯丙氨酸層可提升界面處的載流子電荷轉(zhuǎn)移；通過(guò)本課題組創(chuàng)建的寬場(chǎng)熒光成像顯微鏡，實(shí)現(xiàn)了抑制碘缺陷移動(dòng)的實(shí)時(shí)原位觀測(cè)。上述多種表征方法清晰闡明了氨基酸界面修飾層對(duì)光電器件性能提升的作用機(jī)理，為高效穩(wěn)定的新型半導(dǎo)體光電器件的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用鋪平道路。

該項(xiàng)工作在李澄副教授、陳孟瑜助理教授共同指導(dǎo)下完成，2017級(jí)本科生胡貝爾為第一作者，本工作是其本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金面上和青年項(xiàng)目（(61974126, 51902273, 62005230）、福建省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目（(2021J06009）、廈門市未來(lái)顯示技術(shù)研究院、中央高?；究蒲谢穑?0720200086, 20720210088）和廈門大學(xué)南強(qiáng)拔尖人才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c01640