国际关注！四川大学聚焦“1cm²太阳电池”，最新成果登顶《自然》！

近日，四川大学材料科学与工程学院赵德威团队与厦门大学、南京理工大学、瑞士联邦材料科学与技术研究所（Empa）及德国波茨坦大学合作，报道了1平方厘米全钙钛矿叠层太阳电池的最新研究进展，相关成果“All-perovskite tandem 1 cm2 cells with improved interface quality”发表于Nature。

四川大学为该论文第一完成单位，四川大学材料科学与工程学院赵德威教授、陈聪特聘副研究员，厦门大学唐卫华教授和瑞士Empa付帆博士（研究员）为共同通讯作者，四川大学材料科学与工程学院2020级博士研究生贺锐、南京理工大学博士研究生王万海（厦门大学与南京理工大学联合培养），四川大学材料科学与工程学院2020级硕士研究生易宗锦及波茨坦大学Felix Lang博士为共同第一作者。

钙钛矿/钙钛矿（全钙钛矿）叠层太阳电池因制备成本低并有望突破单结太阳电池的肖克利-奎伊瑟理论效率极限而备受关注。作为重要组成部分的宽带隙钙钛矿子电池仍然存在亟待解决的基础科学与关键技术问题。

该研究基于共轭拓展及锚定策略开发了一种具有膦酸基的自组装单分子层（SAM，即4PADCB）作为空穴传输材料，该材料由唐卫华教授课题组设计合成，其优点大幅提高了宽带隙电池的VOC和FF，并显著改善了器件的工作稳定性。

赵德威团队制作的全钙钛矿叠层太阳电池

通过优化，宽带隙钙钛矿电池（孔径面积1.044平方厘米）的最高效率达到18.46%。基于该宽带隙子电池的全钙钛矿叠层电池获得了经日本电气安全环境研究所（JET）认证的世界纪录效率26.4%（该效率被业内权威“Solar cell efficiency tables”收录）。此外，该工作采用多种先进的表征手段，深入地探究和分析了宽带隙子电池及全钙钛矿叠层器件性能提升的物理机制，为大面积宽带隙钙钛矿及全钙钛矿叠层太阳电池的效率和稳定性提升提供了深刻的见解，也为新型、高效空穴传输材料的设计提供了新思路。

赵德威，四川大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，曾入选2019年国家级青年人才、四川省学术和技术带头人、四川省杰出青年科技人才、四川省青年人才引进计划，曾获德国教育科技部“绿色精英奖(Green Talent)”和国家留学基金委“国家优秀自费留学生奖学金”等。2022年入选科睿唯安“高被引科学家”。

赵德威课题组一直致力于研究高性能全钙钛矿叠层太阳能电池光伏材料与器件机理相关的基础科学与关键技术问题。系统探究了宽、窄带隙钙钛矿薄膜结晶动力学过程，设计和开发高效电荷传输有机分子材料、发展了钙钛矿光伏材料合成、结晶退火与添加剂工程等新方法、新思路，设计优化了新型中间连接层（也称复合层或隧穿结）并阐明了载流子复合机制等多次实现宽、窄带隙钙钛矿和全钙钛矿叠层电池性能突破。

四川大学材料科学与工程学院的2020级博士研究生贺锐，2020级硕士研究生易宗锦是本次论文的共同第一作者。完成一篇顶级期刊的写作与发表并非易事，这背后离不开导师赵德威与团队的培养。

赵德威表示培养学生关键在于“要给他们足够的学术自由”，这是他认为最重要的事，也是他曾经的亲身体悟。以导师作为主导，学生们进行自主研究，是赵德威团队的主要培养方式。作为导师，首先他会给出一个具体的目标，以此作为学生们钻研与攻克的工作方向。自己则会作为观测者和引导者，及时跟进学生们的研究现状，并在他们遇到问题的时候适时给出合理的建议与指导。

赵德威与学生们在校留影

此外，在实践操作和修改论文方面，赵德威也从未松懈。他在衬底清洗、药品称量和器件制备等实验方面事无巨细地手把手教导学生们；他从图形绘制，格式排版甚至字句的推敲等方面给予学生们指导和修改，想尽可能地完善学生们的辛苦成果，至少希望修改完的论文能够达到他本人能及的水平。

在学术交流讨论时，赵德威是老师，在各个方面给予学生指导；在平时生活中，他又像学生的朋友，聚餐团建，畅所欲言；在生活中遇到困难时，他又像是大家长给予保护与关爱，帮助学生度过难关……不知不觉中，赵德威已经把学生当成了家人，期盼着自己的学生们能够学有所成。

赵德威率学生参与2021年中国材料大会

这种和谐友善的团队氛围无形中助力着每一位成员的昂扬斗志。未来，赵德威团队会继续聚焦于全钙钛矿叠层太阳电池，锚定“通过开发新材料、新方法和新工艺来制备更大面积的叠层太阳电池及组件，在保持高效率的同时，也会聚焦于稳定性问题，研究器件性能衰降的物理机制，提升各个子电池及叠层电池的长期工作稳定性”等发展方向，奋斗不息，助力达成“双碳目标”。

拓展阅读：

四川大学材料科学与工程学院主要从事材料科学与工程领域的人才培养、科学研究及社会服务，是一个既有传统学科优势，又有新兴交叉学科及高新技术研究特色的理、工结合的学院。学院设有材料科学与工程、新能源材料与器件2个国家一流本科专业。

近年来，四川大学材料科学与工程学院坚持“四个面向”，践行“四个服务”，大力推动交叉学科学生组建科技创新团队，对重点项目进行培育和孵化，引导学子在实践中发现问题、“真刀真枪”解决问题，探索出了“集中资源、拓宽平台、注重选育、解决问题”的科创育人模式。

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本文素材来自四川大学官网/官微、四川大学材料科学与工程学院官网、川大材料MSE