蘭州大學唐瑜/曹靖課題組通過4-叔丁基吡啶輔助成膜策略，實現(xiàn)了無摻雜高質(zhì)量銅酞菁空穴傳輸薄膜的制備。最終制備的小面積鉛基鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了19.0%的最佳光電轉(zhuǎn)化效率；通過刮涂工藝制備的鈣鈦礦太陽能模組器件（活性面積為8平方厘米）實現(xiàn)了10.1%的最佳效率。
經(jīng)過10多年的發(fā)展，具有廉價、操作工藝簡單等優(yōu)勢的有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已超過25%，接近商用硅基太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦層夾在電子傳輸層和空穴傳輸層之間形成的三明治結(jié)構(gòu)，其中常用的Spiro-OMeTAD空穴傳輸材料造價昂貴且需要摻雜修飾，嚴重制約了高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池器件的有效制備。廉價穩(wěn)定的銅酞菁配合物替代常用的Spiro-OMeTAD作為空穴傳輸材料是一種非常好的選擇。但銅酞菁配合物溶解性較差，一般需要利用造價昂貴的熱蒸鍍技術(shù)進行薄膜制備。而且為了提高電池的性能，還需要通過摻雜修飾提高導電性。因此開發(fā)廉價、穩(wěn)定、無摻雜的銅酞菁配合物空穴傳輸薄膜制備仍然是一大難題。唐瑜和曹靖教授等設(shè)計合成了一種可溶性銅酞菁空穴傳輸材料，具有合成簡單、易于大規(guī)模制備等優(yōu)點。通過發(fā)展的4-叔丁基吡啶輔助成膜策略（圖1），實現(xiàn)了高質(zhì)量銅酞菁薄膜的制備。具體為：通過4-叔丁基吡啶摻雜輔助溶液法制備了高質(zhì)量銅酞菁薄膜，進一步通過加熱除去薄膜中殘余的4-叔丁基吡啶，實現(xiàn)了無摻雜空穴傳輸薄膜的有效制備。最終制備的小面積鉛基鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了19.0%的最佳光電轉(zhuǎn)化效率，通過刮涂工藝制備的鈣鈦礦太陽能模組器件（活性面積為8 cm2）實現(xiàn)了10.1%的最佳效率，未封裝電池器件在85oC下、1000小時后仍然能夠保持最初效率的80%以上。此外，組裝的錫基鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了6.9%的最佳效率，且表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。圖1（a, b）空穴傳輸體結(jié)構(gòu)式及其克級制備；（c）4-叔丁基吡啶輔助成膜策略 該成果以“4-Tert-butyl pyridine-assisted low-cost and soluble copper phthalocyanine as dopant-free hole transport layer for efficient Pb- and Sn-based perovskite solar cells”為題，最新在線發(fā)表于Science China Chemistry（doi:10.1007/s11426-020-9725-3）。
曹靖，蘭州大學化學化工學院青年研究員，碩士生導師。2017年于廈門大學獲得無機化學專業(yè)理學博士學位，導師鄭南峰教授。2017年10月加入蘭州大學化學化工學院。入選2018-2020化學會“青年人才托舉工程”計劃以及甘肅省“青年人才托舉工程”計劃。目前為止以通訊作者或第一作者在J. Am. Chem. Soc.、 Adv. Mater.、Sci. China Chem.等學術(shù)期刊上發(fā)表30余篇學術(shù)論文。研究方向：卟啉/酞菁金屬配合物合成以及新型太陽能電池組裝研究。
唐瑜，蘭州大學化學化工學院教授、博士生導師。1993年畢業(yè)于蘭州大學化學系獲學士學位，1999年在蘭州大學獲理學博士學位后留校任教，歷任講師、副教授，2007年晉升為教授。2010年入選甘肅省首批領(lǐng)軍人才，2016年入選甘肅省飛天學者特聘教授，2018年入選國務院特殊津貼專家，2019年入選長江學者特聘教授。曾獲甘肅省高等學校教學名師獎，蘭州大學 “我最喜愛的十大教師”榮譽稱號，寶鋼優(yōu)秀教師獎，霍英東基金會高等院校青年教師獎，甘肅省高校青年教師成才獎，甘肅省科技進步一等獎及甘肅省高?？萍歼M步一等獎等獎項。研究方向：功能配合物及其材料的設(shè)計與性能。
