有机太阳能电池的研发路径（辽宁科学家取得太阳能电池突破性进展）

有机太阳能电池的研发路径（辽宁科学家取得太阳能电池突破性进展）近年来，学院承担了“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项、国家磁约束核聚变能（ITER计划）专项、国家重点研发计划专项、国家自然科学基金等国家级纵向课题百余项，年科研经费近5000万元；在Science Science Advances PRL PRX等物理学或相关领域顶级学术期刊发表论文20余篇。大连理工大学物理学院始建于1949年，由“两弹一星”著名物理学家、我国光学事业奠基人之一、两院院士王大珩先生担任首任系主任。学院设有物理学一级学科博士点和博士后流动站，有等离子体物理、理论物理、凝聚态物理、原子与分子物理、光学5个二级学科博士点，等离子体物理二级学科为国家重点学科（国内仅两个）。学校物理学科ESI国际排名长期保持全球前1%。2019和2020年，学院应用物理学专业进入国家首批一流本科专业建设“双万计划”和“强基计划”。2021年，王大珩物理学拔尖学生培养基地

在当下，应对气候危机已成为全球共识，我国也提出了“双碳”目标。加快清洁能源开发利用，构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标的有效途径，太阳能作为重要的清洁能源，得到了学界和业界的长期关注。近期，大连理工大学物理学院研究团队在钙钛矿太阳能电池界面工程领域取得突破性进展，研究成果有助于解决其长期工作稳定性差的问题，支持其大规模产业化应用，推动太阳能源进一步开发及高效利用。

钙钛矿材料因具有一系列优异的光电特性，如消光系数高、载流子扩散长、带隙可调、缺陷容忍度高等，且通过简易低成本的溶液方法即可生长，有望突破现有原理和技术局限，已成为光电器件领域中最有应用前景的光电材料之一。经过近十年的快速发展，钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cell PSC）的光电转换效率（PCE）从3.8％跃升至25.7%，基本与目前广泛使用的太阳能电池晶硅持平。

但在另一方面，钙钛矿材料对辐射、湿度等敏感，暴露在大气条件下容易降解，长期工作稳定性差的问题严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的大规模产业化应用。目前，采用聚合物对钙钛矿活性层进行表面修饰是获得高效稳定钙钛矿太阳能电池的最有效策略之一，然而聚合物钝化剂的分子结构及其与钙钛矿晶体间的相互作用尚未完全阐明，选择合适的聚合物表面钝化剂需要一个非常繁琐的试错过程，因此，如何选择合适的聚合物表面钝化剂一直是个巨大的挑战。

在此背景下，大连理工大学物理学院团队通过选择三种典型聚合物——聚醋酸乙烯酯（PVA）、聚乙二醇（PEG）和聚9-乙烯基咔唑（PVK）进行模拟和实验分析，研究聚合物钝化材料结构对钙钛矿太阳能电池的影响。模拟和实验分析结果表明，聚醋酸乙烯酯(PVA)具有空间位阻小、给电子能力强的官能团，能够有效钝化钙钛矿薄膜表面的带电缺陷并增强载流子扩散能力，最终能够有效钝化钙钛矿薄膜表面的带电缺陷并增强载流子扩散能力，使钙钛矿太阳能电池的效率达到了23.2%，同时钙钛矿太阳能电池的长期工作稳定性也得到了显著提升。

近日，相关研究成果以“Rational selection of the polymeric structure for interface engineering of perovskite solar cells”为题发表在Cell Press旗下的能源旗舰期刊Joule上，该研究给出了合理选择聚合物钝化剂的结构/官能团的指导方针，对未来开发新型高效聚合物钝化剂和钙钛矿太阳能电池商业化具有重要的指导意义。

文章的第一作者是大连理工大学物理学院博士后王敏焕，合作导师边继明教授、以及美国加州大学洛杉矶分校YangYang教授，韩国成均馆大学J.W. Lee教授和大连化物所金盛烨研究员为通讯作者。大连理工大学物理学院为成果第一完成单位。此项工作得到了国家自然科学基金等多个基金项目资助，文章中的原子力显微镜、光致发光光谱数据由大连理工大学分析测试中心蔡蕊老师协助完成。

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大连理工大学物理学院始建于1949年，由“两弹一星”著名物理学家、我国光学事业奠基人之一、两院院士王大珩先生担任首任系主任。学院设有物理学一级学科博士点和博士后流动站，有等离子体物理、理论物理、凝聚态物理、原子与分子物理、光学5个二级学科博士点，等离子体物理二级学科为国家重点学科（国内仅两个）。学校物理学科ESI国际排名长期保持全球前1%。2019和2020年，学院应用物理学专业进入国家首批一流本科专业建设“双万计划”和“强基计划”。2021年，王大珩物理学拔尖学生培养基地入选拔尖计划2.0基地名单。

近年来，学院承担了“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项、国家磁约束核聚变能（ITER计划）专项、国家重点研发计划专项、国家自然科学基金等国家级纵向课题百余项，年科研经费近5000万元；在Science Science Advances PRL PRX等物理学或相关领域顶级学术期刊发表论文20余篇。

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注：文章部分素材来自大连理工大学官网/官微、大连理工大学物理学院、大工招生、中国光学等