【供稿：物理学院】近日，吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室王晓峰教授团队宽带隙钙钛矿太阳能电池研究方面取得重要进展，相关成果以“A regenerable redox mediator for all-air processedwide-bandgap perovskite solar cells underhigh-humidity conditions”为题发表在国际权威期刊《Energy & Environmental Science》上。
串联太阳能电池（TSCs）通过最小化热化损失，在突破单结太阳能电池的肖克利-奎瑟（SQ）极限方面展现出巨大潜力。特别是钙钛矿/硅串联太阳能电池已实现超过SQ极限的效率。然而，作为前导单元的高性能宽带隙（WBG）钙钛矿太阳能电池仍通常在惰性气体环境中制造，阻碍了TSCs的大规模商业化。因此，需要攻克在空气环境下制造出既具备高性能又拥有高度稳定性的宽带隙（WBG）钙钛矿太阳能电池这一技术难题。
该工作展示了通过引入4-巯基苯乙酸（MPAA）作为氧化还原介质，成功实现了WBG 钙钛矿太阳能电池在空气中（相对湿度65%）的高效制备。MPAA不仅通过硫醇-二硫键的可逆转换，有效抑制了相分离，还因其苯环结构的疏水性，为钙钛矿薄膜筑起了一道防潮屏障。采用MPAA掺杂的WBG 钙钛矿太阳能电池实现了23.16%的显著光电转换效率（PCE），刷新了空气制备WBG 钙钛矿太阳能电池的效率纪录。其有效面积13平方厘米的微型组件也实现了18.46%的PCE，彰显了规模化生产的潜力。此外，这些设备表现出卓越的长期稳定性。这项研究不仅攻克了WBG 钙钛矿太阳能电池在高湿度环境下制造的难题，更为钙钛矿太阳能技术的未来商业化奠定了关键基础。
本文使用的4-巯基苯乙酸分子的结构式以及其作用机理示意图论文第一作者为吉林大学物理学院2025级凝聚态物理专业博士研究生宋禹霆，通讯作者为王晓峰教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助。
论文全文链接：https://doi.org/10.1039/d5ee05252a
