我院教师团队在平面型碳基溴化铯铅（CsPbBr₃）钙钛矿太阳能电池研究方面取得进展，相关成果以“Controlled Growth of Porous InBr₃:PbBr₂Film for Preparation of CsPbBr₃in Carbon-Based Planar Perovskite Solar Cells”为题，于2021年9月在Nanomaterials上发表。该研究展示了InBr₃在优化CsPbBr₃薄膜生长质量方面的应用潜力，为进一步发展平面型CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池起到了一定的借鉴作用。

在介孔型钙钛矿太阳能电池中，介孔层中大量的孔隙可以显著加快卤化铅向钙钛矿的转化过程，有利于载流子的提取过程并降低电池的迟滞性。但是在这个转化过程中，由于介孔层中会有部分未被转化的卤化铅残留，以及界面能和应变等不确定因素，在一定程度上降低了钙钛矿太阳能电池的光伏性能。在平面结构中引入具有多孔结构的卤化铅薄膜，是一种替代介孔基底的有效方法。卤化铅薄膜中的多孔结构可以增加卤化铅与其他前驱液的接触面积并提升前驱物之间的反应速率，同时可减少由于晶体膨胀所引起的缺陷和残余应力。

迟凯粼老师团队通过在PbBr₂前驱液中引入InBr₃并调节PbBr₂的浓度，在c-TiO₂薄膜上制备出具有多孔结构InBr₃:PbBr₂薄膜，并以此为基础制得了具有的高厚度、大晶粒、低表面缺陷的高质量InBr₃:CsPbBr₃薄膜。其中In（Ⅲ）可能是以In³⁺的形式取代部分Pb空位或与Pb交换，或是以In团簇的形势直接与主晶格成分结合，改变了[PbBr₆]^4-八面体的化学状态，继而增强了Pb-Br和Cs-Br的相互作用，在增强晶体结构的空间对称性的同时还可以减少空位缺陷，有利于载流子的提取与传输过程。在未使用空穴传输层的条件下，所制得的具有平面结构的碳基CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的光电转换效率为5.76%。该项工作为使用无机物制备多孔卤化铅薄膜、简化钙钛矿太阳能电池结构和发展平面型碳基CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池提供了一定的借鉴意义。

论文的其中两位贡献作者丰丙涛和于道宇是我院新能源材料与器件专业2020届本科毕业生和2018级在读本科生，得益于新能源材料与器件专业实行的导师制人才培养模式，本科期间进入课题组开始相关的研究工作。拓展本科生人才培养的维度是我院在新工科背景下教育教学改革采取的措施之一。

InBr₃:CsPbBr₃太阳能电池结构示意图

文章链接：https://doi.org/10.3390/nano11092408