陳煒教授課題組長期從事新型太陽能電池材料和器件應用方面的研究工作，近年來在鈣鈦礦太陽能電池方面取得了突出研究成果，2023年4月27日、2023年7月3日分別發表了兩項最新研究成果。

成果一

2023年4月27日，華東理工大學吳永真教授、朱為宏教授，吉林大學張立軍教授，波茨坦大學Martin Stolterfoht教授，華中科技大學陳煒教授為共同通訊作者，在Science上發表題為“Minimizing buried interfacial defects for efficient inverted perovskite solar cells”的研究論文，華東理工大學博士生張碩和葉方圓、吉林大學博士生王嘯宇以及華中科技大學陳銳博士為論文共同第一作者。

該研究創新引入氰基膦酸單元，發展雙親性小分子空穴傳輸材料，通過動態自組裝構筑有序、超薄、表面超浸潤層，“一石二鳥”完美解決了器件應用中載流子輸運和界面缺陷控制兩大難題，封裝的1平方厘米太陽能電池具有23.4%的功率轉換效率和高操作和濕熱測試穩定性。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg3755

成果二

2023年7月3日，華中科技大學陳煒教授團隊在Nature Energy上發表題為“Reduction of bulk and surface defects in inverted methylammonium- and bromide-free formamidinium perovskite solar cells”的研究論文，陳銳博士為第一作者，該研究通過同時提高FA0.98Cs0.02PbI3鈣鈦礦薄膜的本體和表面的質量縮小了效率差距。

首先，使用路易斯堿添加劑二丁基亞砜來提高鈣鈦礦塊體的結晶度并降低缺陷密度和內部殘余應力；然后，用三氟碳改性苯乙基碘化銨處理鈣鈦礦薄膜的表面，以優化能級，鈍化缺陷并保護薄膜不受潮；在倒置 PSC 同時實現了 25.1% 的效率（來自第三方機構測量的反向電流-電壓掃描的效率為 24.5%）和更高的穩定性，這些器件在連續太陽AM1.5G照明下運行1800 h和濕熱條件（85 °C和85%相對濕度）下運行1000 h后，分別保持了97.4%和98.2%的初始功率轉換效率。

鈣鈦礦薄膜晶體生長的調節

通過掃描電子顯微鏡研究了不同DBSO添加劑含量（0%、5%、10%和20%，摩爾比為PbI2）對鈣鈦礦薄膜形貌和晶體尺寸的影響，結果表明，DBSO誘導形成了新的結晶中間相，促進了α相鈣鈦礦的形成。

鈣鈦礦薄膜的質量表征

采用掠入射XRD測試了不同DBSO含量得到的鈣鈦礦薄膜在50?nm和200?nm深度區域的殘余應力；采用穩態光致發光PL和瞬態PL光譜評估了不同DBSO添加劑含量制備的鈣鈦礦薄膜的無輻射載流子復合行為；利用飛秒瞬態吸收光譜分析了添加DBSO和未添加的鈣鈦礦薄膜中的載流子動力學。

結果表明，使用適當的DBSO負載量可以有效地釋放薄膜內的殘余應力，并降低缺陷密度，這歸因于該添加劑調節鈣鈦礦晶體生長的能力。這些效應抑制了電荷載流子的非輻射復合，提高了載流子壽命。

鈣鈦礦表面鈍化的影響

設計了含有不同氟碳CF3官能團的苯乙基碘化銨PEAI衍生物作為表面修飾試劑，進一步鈍化鈣鈦礦薄膜中的缺陷。全景環視系統的SEM照片顯示，經過PEAI、CF3-PEAI和2CF3-PEAI修飾后的鈣鈦礦薄膜的表面形貌沒有明顯變化。

為了進一步確定上述鈍化劑在鈣鈦礦上的狀態，該研究對PEAI、CF3-PEAI和2CF3-PEAI處理的鈣鈦礦薄膜進行了TA光譜測試，以準確識別相應的鈣鈦礦薄膜中是否形成了2D相鈣鈦礦。兩種鈣鈦礦薄膜均在580?nm左右出現n=2低維鈣鈦礦的特征峰，可將少數載流子阻擋在界面/表面。

通過紫外光電子能譜UPS和紫外-可見吸收光譜UV-vis測量進一步研究了這一問題。

PSC的光伏性能和運行穩定性

上圖為未鈍化和不同表面鈍化的p-i-n PSCs的J-V曲線，觀察到JSC沒有明顯變化，與表面鈍化相關的PCE的增強主要是由于VOC和FF的增加。

盡管所制備的器件的效率仍然略低于最好的常規PSCs，但該工作的倒置PSCs的實測工作壽命要長得多，這表明倒置PSCs在同時實現高效率和長期運行穩定性方面的潛在優勢。

除了提高器件的使用壽命外，器件的濕熱穩定性也按照IEC61215標準進行了測試，結果進一步證實了具有最低缺陷密度、降低內部殘余應力和較高表面疏水性的接近理想的鈣鈦礦薄膜對器件穩定性的顯著影響。