基于甲胺鉛碘鈣鈦礦的太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)化效率在短短6年間超過22%，引起學術(shù)界和工業(yè)界的“鈣鈦礦熱潮”，成為第三代新型太陽能電池中的佼佼者。甲胺鉛碘材料具有低成本、易溶液加工、高光吸收系數(shù)、光生載流子雙極傳輸、長程載流子傳輸、低缺陷態(tài)密度以及合適的光學帶隙等優(yōu)點，是理想的光吸收材料。然而，該材料仍然面臨穩(wěn)定性較差且非環(huán)境友好等缺點，一定程度上延緩了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用和向更多應(yīng)用領(lǐng)域拓展的進程。因此，對于環(huán)境友好且穩(wěn)定性更高的非鉛鈣鈦礦材料的開發(fā)和光伏器件應(yīng)用成為國內(nèi)外新的研究熱點。

電信學院吳朝新教授團隊專注于鈣鈦礦吸光層薄膜制備工藝改進及其太陽能電池器件的研究。最近，采用蒸鍍旋涂的方式，以及發(fā)展了一種對電池器件結(jié)構(gòu)的雙側(cè)界面調(diào)控方法，同時實現(xiàn)了高質(zhì)量二維-三維異質(zhì)結(jié)錫基非鉛鈣鈦礦薄膜和高效率、高穩(wěn)定性的電池器件。器件的光電轉(zhuǎn)換效率高達6.98%，位于國際錫基非鉛鈣鈦礦太陽能電池最高效率之列。

這項研究工作于以題目為“BilateralInterfaceEngineeringtowardEfficient2D–3DBulkHeterojunctionTinHalideLead-FreePerovskiteSolarCells”近期發(fā)表在國際重要能源期刊ACSEnergyLetters3,713-721(2018)（影響因子11.45）。第一作者為課題組青年教師冉晨鑫博士，郗俊博士為該工作的共同第一作者，西安交大為第一作者單位與唯一通訊作者單位。文章發(fā)表后成為入選當月HighlyReadArticle前十名。

近幾年來，吳朝新教授團隊對于環(huán)保型非鉛鈣鈦礦太陽能電池深入研究，取得了一系列重要成果。例如：在國際上率先發(fā)展了“蒸鍍-旋涂”的鈣鈦礦薄膜低溫制備工藝（JunXi,ZhaoxinWu*,etal,NanoEnergy,DOI:10.1016/j.nanoen.2016.06.007）以及基于這種成膜工藝克服了鉍基鈣鈦礦成膜性差的瓶頸，實現(xiàn)了具有高開路電壓的鉍基非鉛異質(zhì)結(jié)太陽能電池（ChenxinRan,ZhaoxinWu*,etal.JournalofPhysicalChemistryLetters,2017,8(2),394–400[ESI前1%高被引論文]）。同時這種低溫薄膜制備工藝克服了錫基鈣鈦礦成膜的工藝難點，實現(xiàn)了高效的柔性非鉛鈣鈦礦太陽能電池（JunXi,ZhaoxinWu*,etal,AdvancedMaterials,2017.1606964）。如今基于之前的工作基礎(chǔ)取得錫基鈣鈦礦太陽能電池6.98%的光電轉(zhuǎn)換效率，為環(huán)境友好非鉛鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用做了重要貢獻。

該工作得到科技部國家重大科學研究計劃課題（973）（編號2013CB328705），自然基金委面上課題（編號11574248）以及博士后面上項目的支持。