钙钛矿太阳能电池具有优异的光伏性能和低成本溶液加工性能，应用前景广阔，近年来受到了广泛关注。钙钛矿活性层和相关电荷传输层是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，对电池的光伏性能和稳定性起着至关重要的作用。因而，开展电荷传输材料的研究对于推动钙钛矿电池的发展具有重要意义。

在科技部、国家自然科学基金委和北京市基金委的支持下，中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组近年来在钙钛矿太阳能电池高质量薄膜及高性能器件制备方面取得系列重要进展（Adv. Mater. 2017,29,1703236; Adv. Mater. 2018,30,1804454；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58,6688；Joule 2019,3,2205-2218; Nat. Commun. 2020, 11,5402；Angew. Chem. Int. Ed.2022,61,e202203778；Angew. Chem. Int. Ed. 2023,e202300971；Adv. Mater. 2023,35,202211593;Nat. Commun. 2023,14,1204）。

近期，该课题组在钙钛矿电池中电子传输材料研究方面取得新进展。常规的钙钛矿电池中一般使用N-型无机氧化物半导体（二氧化钛，二氧化锡等）作为电子传输层。这种溶液涂布的无机半导体一般需要高温热处理工艺，不利于柔性电池的制备；另外，这些无机半导体对紫外光敏感，影响钙钛矿电池的光伏性能和稳定性。研究人员采用原位环化聚丙烯腈作为电子传输层，取代传统的无机氧化物半导体制备高效和稳定的钙钛矿电池。他们首先将聚丙烯腈溶液涂布到导电玻璃基底上，然后通过热处理原位形成环化聚丙烯腈薄膜。这种原位环化聚丙烯腈覆盖度好，表现出良好的电子传输性能（电子迁移率：4.13 x 10^-3 cm² V ^-1 s ^-1）。基于这种环化聚丙烯腈电子传输层的钙钛矿电池呈现出良好的光伏性能和稳定性。

相关研究成果发表在近期的Angew. Chem. Int. Ed.（2024,DOI: 10.1002/anie.202403264）。文章的第一作者为博士生顾卫敏，通讯作者是蒋克健副研究员和宋延林研究员。

基于原位环化聚丙烯腈电子传输材料的钙钛矿太阳电池

绿色印刷院重点实验室

2024年5月10日