开发出环境友好的高效低成本新一代光伏技术将有助于解决全球面临的能源和环境问题，也是我国实现“双碳”目标的重要途经。近年来，钙钛矿太阳电池 (Perovskite Solar Cell，PSC) 凭借光电转化效率高、溶液加工性好、易于大面积制备等突出优势受到广泛的关注。短短十年多时间，光电转化效率也从最初的3.8%大幅提升至25.7%，成为最具应用潜力的新型高效太阳电池之一。但由于有毒铅成分的存在以及制造过程中前体溶液中有毒废物的产生，大大限制了其商业化发展。因此，如何规避有毒废物的使用和产生成为亟待突破的关键技术瓶颈。此外，高效率器件依赖昂贵的高纯度钙钛矿原料，导致制造成本始终居高不下。因此，迫切需要开发一种环保策略，可以减少原料消耗的同时，最大限度规避有毒废物的使用和产生，实现钙钛矿太阳电池的规模化生产。
我院青年教师张鸿博士针对以上关键科学和技术问题，提出一种共溶剂稀释策略，实现了钙钛矿太阳电池及大面积组件的绿色低成本制备（图1）。该策略利用高挥发性助溶剂四氢呋喃，将钙钛矿前体稀释至较低浓度（<0.5 M），同时保持与高浓度（>1.4 M）溶液相似的薄膜质量和器件性能。小面积电池（0.16 cm2）和大面积组件（45 cm2）光电转换效率分别高达24%和18.5%。原位表征技术揭示了共溶剂的超快速蒸发以及用共溶剂稀释后前体胶体化学的有益改变，是实现均匀的大面积钙钛矿薄膜的关键。共溶剂调整前驱体胶体性质也有助于提高前驱体溶液的稳定性，从而延长其加工窗口，最大限度地减少原材料浪费。此外，这种策略在不同的钙钛矿组分中也展示出优异的普适性。
图1.共溶剂稀释策略示意图及钙钛矿太阳组件性能和照片(Nat. Commun.2022, 13, 89)。
据悉，自2022年加入我院以来，张鸿博士在褚君浩院士的指导下，在高效率、高稳定性钙钛矿光伏领域取得了新的重要突破，相关技术已处于国际领先水平。目前团队因科研工作需要，正面向海内外招聘优秀博士后研究人员和科研助理，欢迎有志从事新兴光伏技术研发的青年才俊加盟。
作者简介：
张鸿，复旦大学青年研究员，上海市海外领军人才和浦江人才获得者。2018年博士毕业于香港大学，2019至2021年在Michael Grätzel教授课题组从事博士后研究工作，2022年入职复旦大学光电研究院。迄今共发表SCI论文57篇，其中以第一(含共同)或者通迅作者在 Nat. Commun. (2篇), JACS, Energy Environ. Sci. (2篇), Adv. Mater. (2篇)等国际权威期刊发表论文18篇。申请国内外发明专利6项，已授权2项。研究成果被Science, Nat. Rev. Mater.和Chem. Rev.等著名期刊引用4300余次, h指数35。6篇入选“ESI高被引论文”，2篇入选期刊封面。目前担任Frontiers in Materials副主编；Nat. Commun., Adv. Mater., 和Adv. Energy Mater.等20余种知名期刊独立审稿人。受邀在国内外重大学术会议及知名研究机构报告10余次。
原文链接：Zhang, H., Darabi, K., Nia, N.Y. et al. A universal co-solvent dilution strategy enables facile and cost-effective fabrication of perovskite photovoltaics. Nat Commun 13, 89 (2022).
