新闻网讯（通讯员物轩）1月9日，《自然·光子学》（Nature Photonics）在线发表了物理科学与技术学院方国家教授团队关于钙钛矿太阳能电池的最新研究成果。论文题目为“Suppressing wide-angle light loss and non-radiative recombination for efficient perovskite solar cells”（《抑制广角光损失和非辐射复合实现高效钙钛矿太阳能电池》）。武汉大学物理科学与技术学院博士生葛艳松、瑞士洛桑联邦理工学院Likai Zheng博士、Jing Gao博士和武汉纺织大学电子电气工程学院王海兵博士为论文共同第一作者，武汉大学方国家教授、柯维俊教授、瑞士洛桑联邦理工学院MichaelGrätzel教授为论文的通讯作者，武汉大学王建波教授、林乾乾教授、杨奕教授、管志强教授、李仲阳教授、刘雍高级工程师等人为论文的共同作者，武汉大学为第一署名单位。
金属卤化物钙钛矿太阳能电池得益于近年来器件结构和材料方面的开发，已快速发展成为光伏技术中的有力竞争者，其光电转换效率已突破26%大关。然而，值得注意的是，多数报道中的效率数据均是在垂直模拟太阳光的条件下测得，未能考虑不同入射角度下可能产生的能量损耗问题。实际上，随着日间阳光入射角度的不断变化，尤其是当入射光线倾斜角度超过40°时，钙钛矿太阳能电池会出现短路电流密度及效率的显著损失的问题，这无疑为钙钛矿电池在大规模实际应用中设置了障碍。因此，如何有效减少钙钛矿电池中的广角光能量损失以及非辐射复合，成为了提升钙钛矿电池全日候光电转换性能的关键所在。
在这项研究中，研究者们发现基于高粗糙度（有雾度）的微纳米结构掺杂氟的二氧化锡导电薄膜衬底（NP-FTO）制成的器件相对常用的比较平整的衬底不仅有更低的广角光反射损失，具有全天候抗光反射的特性；而且基于该衬底生长的钙钛矿薄膜拥有更优的晶体质量和更高的载流子迁移率；结合先进的同质结界面调控技术，极大地抑制了钙钛矿电池器件中的光损失和非辐射复合，实现了光伏性能包括开路电压、填充因子、短路电流的全面提升，最终实现了26.4%光电转换效率的正置单节钙钛矿电池。同时该衬底技术具有普适性，基于该衬底制成的全钙钛矿叠层电池实现了超过28%的光电转换效率。该普适的技术也有利于推动其他薄膜光伏电池的发展。
该研究得到了国家自然科学基金重点项目和湖北省自然科学基金和重点研发项目及武汉大学科研公共服务条件平台的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41566-024-01570-4
（编辑：肖珊）
