山东大学于伟泳教授团队在钙钛矿太阳能电池研究方面取得进展

近日，山东大学化学与化工学院于伟泳教授联合鲁东大学张树芳教授，在钙钛矿太阳能电池（PSC）研究中取得重要进展，提出了一种通过水相原位聚合链缠结凝胶SnO₂结构作为电子传输层，提升PSC光电转换效率效率和铅吸收能力的新策略。相关研究成果以“A Chain Entanglement Gelled SnO₂ Electron Transport Layer for Enhanced Perovskite Solar Cell Performance and Effective Lead Capture”为题，发表在国际期刊Advanced Materials上。山东大学化学与化工学院博士研究生周禹辰、何正言为共同第一作者。

图1. 水相自聚合的DAES与LiCl结合，引入PVP后构建链缠绕凝胶结构

PSC在电子传输层的设计和优化方面一直面临挑战。研究团队提出了一种方法，将3-[[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基铵]丙烷-1-磺酸（DAES）在水相中的自聚合、LiCl的催化作用与盐析效应结合，并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为链缠结结构的聚合物链，从而构建了链缠结网络凝胶（图1）。基于此，采用化学浴沉积法，通过水相原位聚合成功制备了链缠结凝胶SnO₂（G-SnO₂），并将其应用于PSC中的电子传输层。

图2. 基于G-SnO₂的PSC实现器件性能与铅吸收能力的提升

基于这一新型G-SnO₂结构的PSC展现出24.77%的功率转换效率，并且在2100小时的空气暴露后，保持了83.3%的初始效率。研究还发现，G-SnO₂能够给出更多的C=O和S=O活性位点，从而显著增强钙钛矿层的铅吸收能力（图2）。这一策略为提升钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性提供了新方向，展示了G-SnO₂结构在高效稳定器件中的巨大潜力。

上述研究工作得到国家自然科学基金和山东大学-慕尔斯钙钛矿联合实验室的资助。