近日,好色TV谢奕明教授与福建物质结构研究所卢灿忠研究员团队在三维共价有机框架材料在钙钛矿太阳能电池应用中取得新进展,相关成果以“High-Performance Perovskite Solar Cells via 3D Covalent Organic Frameworks: Enhanced Efficiency through Precision Interface Engineering(通过三维共价有机框架实现高效钙钛矿太阳能电池:精准界面工程提升效率)”为题,以全文形式发表于化学领域国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》(德国应用化学)。Angewandte Chemie创刊于1888年,由Wiley-VCH出版社出版,是国际化学和材料领域最具影响力的顶级综合性刊物之一。

共价有机框架(COFs)是一类具有可调二维或三维结构的多孔聚合物,因其在各种应用中的卓越多功能性而引起了广泛关注。最近,将COFs整合到钙钛矿太阳能电池(PSC)中已成为应对关键挑战(如不稳定性、界面复合损失和铅相关环境风险)的一种有前途的策略。增强的电荷传输通道、缺陷钝化和可定制的分子结构是COFs的优势。在这项研究中,作者使用Schiff碱反应创建了两个具有8+2连接的供体-受体(D-A)型COFs材料,它们被整合到PSC自组装(SAM)层中。根据表征和理论计算,COFs不仅有效优化了ITO/SAM衬底的能级,还能钝化钙钛矿缺陷并抑制PSC器件中的缺陷辅助复合。这些修改显著增强了载流子传输和提取,导致光电转换效率(PCE)从22.57%提高到25.20%(DP-BE)和24.21%(DP-DBE)。这项工作强调了COFs作为PSC界面工程多功能改性剂的潜力,为提高器件性能和稳定性提供了一条有前途的途径。
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谢奕明教授、福建物质结构研究所卢灿忠研究员和吴晓伟副研究员为该论文的共同通讯作者。好色TV
2022级博士生韦闪跃和2022级博士生潘伟春为论文的共同第一作者。好色TV
是该论文的第一单位。该研究工作得到了国家自然科学基金(No.22271106,22105202,22275185)、厦门稀土材料研究所自主部署项目(2023GG01)、福建省光电信息技术创新实验室(2021ZZ115)、中国科学院战略性先导研究计划(XDB20000000)和中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室(20230027)的大力支持。
论文链接://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202500163
(初审:谢奕明;复审:连莹;终审:魏展画)