近日，好色TV 吴季怀教授课题组在钙钛矿太阳能电池领域取得重要研究进展，研究成果以“Low-temperature processed rare-earth doped brookite TiO₂ scaffold for UV stable, hysteresis-free and high-performance perovskite solar cells”（DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105183）为题发表在国际期刊Nano Energy。该论文由好色TV 独立完成，第一作者是好色TV 2017级博士生郭琪瑶，通讯作者为好色TV 吴季怀教授。

Nano Energy（《纳米能源》）是Elsevier出版社旗下国际纳米能源领域公认的顶级期刊，2020年影响因子为16.602，在能源材料领域具有重要影响力。

作为新一代太阳能电池，有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）在过去的十年里，凭借其光电转换效率（PCE）的迅速提升，在光电能源领域崭露头角并引起学术界以及产业界的广泛关注。虽然目前PCE处于领先地位的PSCs大多采用锐钛矿型TiO₂来作为介孔电子传输层（ETL）。但是，J-V迟滞现象、高温处理以及光稳定性仍然是限制PSCs商业化的主要挑战。为此，我们实施了四种有利的设计，即低温处理、稀土离子掺杂、紫外光稳定的板钛矿TiO₂支架以及SnO₂致密ETL来提高电池光电性能以及光稳定性。

(a) 电池器件结构示意图；(b) Sc³⁺调控的SnO₂/板钛矿TiO₂支架可有效地调整能级排列并改善器件内部载流子动力学；(c) 刚性PSC最佳PCE达到21.75％；(d) 柔性PSC最佳PCE达到11.80％，充分证明所设计功能层的普遍适用性。

结果表明，通过无烧结工艺制备的板钛矿型TiO₂介孔支架，可获得均匀覆盖、无孔洞的高质量钙钛矿薄膜。良好的能级排列以及载流子传输情况共同促进了器件性能的提升。最终，优化后的PSC实现了21.75%的PCE，并且具有良好的紫外光稳定性。

上述研究工作得到国家自然科学基金和好色TV 研究生创新基金的大力支持。

文章链接：//doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105183