蘭州大學(xué)唐瑜/曹靖課題組通過4-叔丁基吡啶輔助成膜策略，實(shí)現(xiàn)了無摻雜高質(zhì)量銅酞菁空穴傳輸薄膜的制備。最終制備的小面積鉛基鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了19.0%的最佳光電轉(zhuǎn)化效率；通過刮涂工藝制備的鈣鈦礦太陽能模組器件（活性面積為8平方厘米）實(shí)現(xiàn)了10.1%的最佳效率。
經(jīng)過10多年的發(fā)展，具有廉價(jià)、操作工藝簡單等優(yōu)勢(shì)的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已超過25%，接近商用硅基太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦層夾在電子傳輸層和空穴傳輸層之間形成的三明治結(jié)構(gòu)，其中常用的Spiro-OMeTAD空穴傳輸材料造價(jià)昂貴且需要摻雜修飾，嚴(yán)重制約了高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池器件的有效制備。廉價(jià)穩(wěn)定的銅酞菁配合物替代常用的Spiro-OMeTAD作為空穴傳輸材料是一種非常好的選擇。但銅酞菁配合物溶解性較差，一般需要利用造價(jià)昂貴的熱蒸鍍技術(shù)進(jìn)行薄膜制備。而且為了提高電池的性能，還需要通過摻雜修飾提高導(dǎo)電性。因此開發(fā)廉價(jià)、穩(wěn)定、無摻雜的銅酞菁配合物空穴傳輸薄膜制備仍然是一大難題。唐瑜和曹靖教授等設(shè)計(jì)合成了一種可溶性銅酞菁空穴傳輸材料，具有合成簡單、易于大規(guī)模制備等優(yōu)點(diǎn)。通過發(fā)展的4-叔丁基吡啶輔助成膜策略（圖1），實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量銅酞菁薄膜的制備。具體為：通過4-叔丁基吡啶摻雜輔助溶液法制備了高質(zhì)量銅酞菁薄膜，進(jìn)一步通過加熱除去薄膜中殘余的4-叔丁基吡啶，實(shí)現(xiàn)了無摻雜空穴傳輸薄膜的有效制備。最終制備的小面積鉛基鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了19.0%的最佳光電轉(zhuǎn)化效率，通過刮涂工藝制備的鈣鈦礦太陽能模組器件（活性面積為8 cm2）實(shí)現(xiàn)了10.1%的最佳效率，未封裝電池器件在85oC下、1000小時(shí)后仍然能夠保持最初效率的80%以上。此外，組裝的錫基鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了6.9%的最佳效率，且表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。圖1（a, b）空穴傳輸體結(jié)構(gòu)式及其克級(jí)制備；（c）4-叔丁基吡啶輔助成膜策略 該成果以“4-Tert-butyl pyridine-assisted low-cost and soluble copper phthalocyanine as dopant-free hole transport layer for efficient Pb- and Sn-based perovskite solar cells”為題，最新在線發(fā)表于Science China Chemistry（doi:10.1007/s11426-020-9725-3）。
曹靖，蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院青年研究員，碩士生導(dǎo)師。2017年于廈門大學(xué)獲得無機(jī)化學(xué)專業(yè)理學(xué)博士學(xué)位，導(dǎo)師鄭南峰教授。2017年10月加入蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院。入選2018-2020化學(xué)會(huì)“青年人才托舉工程”計(jì)劃以及甘肅省“青年人才托舉工程”計(jì)劃。目前為止以通訊作者或第一作者在J. Am. Chem. Soc.、 Adv. Mater.、Sci. China Chem.等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表30余篇學(xué)術(shù)論文。研究方向：卟啉/酞菁金屬配合物合成以及新型太陽能電池組裝研究。
唐瑜，蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。1993年畢業(yè)于蘭州大學(xué)化學(xué)系獲學(xué)士學(xué)位，1999年在蘭州大學(xué)獲理學(xué)博士學(xué)位后留校任教，歷任講師、副教授，2007年晉升為教授。2010年入選甘肅省首批領(lǐng)軍人才，2016年入選甘肅省飛天學(xué)者特聘教授，2018年入選國務(wù)院特殊津貼專家，2019年入選長江學(xué)者特聘教授。曾獲甘肅省高等學(xué)校教學(xué)名師獎(jiǎng)，蘭州大學(xué) “我最喜愛的十大教師”榮譽(yù)稱號(hào)，寶鋼優(yōu)秀教師獎(jiǎng)，霍英東基金會(huì)高等院校青年教師獎(jiǎng)，甘肅省高校青年教師成才獎(jiǎng)，甘肅省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)及甘肅省高?？萍歼M(jìn)步一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。研究方向：功能配合物及其材料的設(shè)計(jì)與性能。
