中国科学院化学研究所宋延林研究员课题组：防晒钙钛矿光电转换器件

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导语

太阳光中紫外线能够降解钙钛矿，从而影响器件的光电转换效率以及光稳定性。近日，中国科学院化学研究所的宋延林研究员课题组，利用一种“防晒霜”分子，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，不仅可以保护钙钛矿太阳能电池免受紫外线降解，还可以在紫外光照射下通过分子互变作用使官能团和缺陷相互作用实现分子缺陷的钝化。相关成果在线发表于Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.202100218）。

宋延林研究员课题组简介

宋延林研究员课题组长期致力于绿色打印印刷材料与技术、光电功能材料的研究。近年来，课题组聚焦国家和行业重大需求，以打印印刷中的基础科学问题为突破点，以推动印刷产业的“绿色化、功能化、立体化、器件化”发展为主线，率先开展纳米材料与印刷技术的创新融合研究。目前，课题组在纳米绿色印刷领域已发展成为国内外有重要影响的研究基地。

近年来，课题组在液滴行为控制及印刷图案化领域开展了深入系统的研究，成功突破传统印刷技术的局限和精度极限，实现对印刷基本单元点、线、面、体的精确控制和纳微米尺度图案的精细制备，发展了新概念的“纳米印刷技术”和一系列性能优异的新概念印刷功能器件，在Nat. Commun., Sci. Adv., Adv. Mater., Angew. Chem. In. Ed., JACS等期刊发表论文400余篇，被他人引用19000余次，并多次被Science, Nature等作为研究亮点报道。

前沿科研成果

互变异构分子辅助防晒钙钛矿太阳能电池

太阳光中紫外线UVa（320-400 nm）和UVb（280-320 nm）可以照射到地球表面，其中UVb波段的紫外光破坏力最强，极易降解钙钛矿，从而影响器件的光电转换效率以及光稳定性。近日，中国科学院化学研究所的宋延林研究员课题组，将具有紫外异构功能的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮作为钙钛矿的“防晒霜”引入钙太阳能电池活性层，不仅可以保护钙钛矿太阳能电池免受紫外线损伤降解，还可以在紫外光照射下通过分子构型转变和缺陷相互作用，从而钝化缺陷。该防晒策略有效地增强了器件的抗紫外线能力，并将缺陷形成能提高到-1.35eV。含“防晒霜”的钙钛矿太阳能电池表现出23.09%光电转换效率和优异的紫外稳定性。相关成果在线发表于Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.202100218）。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在UVb 285nm（1.35 mW cm−2）辐照条件下，防晒霜分子钙钛矿薄膜具有高的紫外稳定性。同时，防晒霜分子在紫外光照条件下发生构型变化后可有效地钝化钙钛矿活性层中的缺陷，减低非辐射复合，且提高器件的载流子寿命。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

涂防晒霜的钙钛矿太阳能电池具有23.09% （0.04 cm2）和19.73%（1.00 cm2）的光电转换效率，以及在长时间紫外线（UVa: 365 nm和UVb: 285 nm）照射条件下表现出优异的光稳定性。该工作为发展光稳定性的钙钛矿光电转换器件提供了新的策略。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

总结：具有紫外异构功能的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮作为钙钛矿的“防晒霜"引入钙太阳能电池活性层，不仅能保护钙钛矿太阳能电池免受紫外线损伤降解，还可以在紫外光照射下通过分子构型转变和缺陷相互作用钝化缺陷，从而提升光电转换效率和光稳定性。该工作以“Tautomeric Molecule Assisted Sunscreen Metal Halide Perovskite Solar Cells”为题发表在Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.202100218）上，文章的第一作者是中国科学院化学研究所助理研究员汪洋博士，通讯作者是中国科学院化学研究所宋延林研究员和李明珠研究员。