近日，吉林大學物理學院新型電池物理與技術教育部重點實驗室王曉峰教授團隊，在鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料研究方面取得重要進展，相關成果以“Nickel Chlorophyll-Derived Hole Transport Materials for Stable and Efficient Inverted Perovskite Solar Cells”為題發表在國際權威期刊《Nano Letters》上。
 

　　在全球向可再生能源轉型的進程中，鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cells, PSCs)因其高效率、低成本和工藝簡單等優勢而成為研究熱點。在反式結構(inverted)PSC中，空穴選擇層(Hole-Selective Layer, HSL)扮演著至關重要的角色，它不僅影響電荷提取效率，更直接決定了鈣鈦礦薄膜的成膜質量和界面穩定性。因此，尋找兼具高性能與環境友好的HSL材料成為當下研究的重點。
 

　　該工作在天然葉綠素a的基礎上，設計了三種鎳基葉綠素衍生物(NiChls)，并采用電化學聚合方法制備出對應的聚合薄膜，成功構建出一類無需摻雜的空穴選擇層材料。其中，基于NiChl-Deoxo的PSC實現了創紀錄的21.8%的效率，填充因子為83.8%，這是迄今為止報道的基于葉綠素的鈣鈦礦太陽能電池的最高效率。此外，這些設備表現出卓越的長期穩定性。這項研究強調了分子修飾在推進葉綠素基材料方面的有效性，并為開發用于下一代鈣鈦礦太陽能電池的高性能、無摻雜劑HSL提出了一條有希望的途徑。
 

本文使用的葉綠素分子的結構式以及電化學聚合裝置示意圖
 

　　論文第一作者為吉林大學物理學院2022級凝聚態物理專業博士研究生劉子嫣，通訊作者為王曉峰教授。該工作得到了國家自然科學基金面上項目的資助。