调节三层全碳电极提升CsPbI₃钙钛矿太阳能电池性能

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由中国科学院物理研究所孟庆波教授、李冬梅教授带领的团队，在基于碳材料的钙钛矿太阳能电池研究领域取得了重要进展。鉴于此类电池成本低廉、疏水性强且化学惰性等特性，展现出良好的应用前景，但目前其器件效率仍不尽如人意，该团队设计了一种用于n - i - p型钙钛矿太阳能电池的三层全碳电极。

该电极由改性大孔碳层、高导电石墨层和致密薄碳层构成，各层在提升电池性能方面发挥着不同的作用。改性大孔碳层上修饰的碳量子点可以实现 full-carbon electrode/spiro-OMeTAD/CsPbI₃界面的更好能级匹配。而高导电石墨层则发挥着与之不同的关键作用，它有利于载流子传输。通常，顶部的致密薄碳层具有出色的散热性能，根据理论模拟和实验测试，其可使器件的工作温度降低约10°C。

因此，封装后的基于全碳电极的CsPbI₃电池在约70°C的温度下以及白光发光二极管照射下表现出更优异的光热稳定性，在连续运行2000小时后效率未出现衰减。

综上所述，该团队成功开发了一种三层结构的功能性修饰碳电极（F - CEs），与传统的碳电极相比，该电极不仅具有优异的界面接触能力和电学性能，还具有高散热性能。

他们的F - CEs助力无机CsPbI₃钙钛矿太阳能电池（PSCs）实现了超过19%的认证光电转换效率（PCEs），这是基于碳电极（CEs）所报道的最高效率。通常，F - CE展现出优异的辐射制冷效应，可提升PSCs的热稳定性，根据模拟和实验结果，其可使工作电池的温度降低约10°C。

此外，基于F - CE的CsPbI₃ PSCs表现出卓越的运行稳定性，在连续运行2000小时后效率几乎无衰减，且CsPbI₃ PSCs在不同聚光光照条件下也表现出良好的稳定性。该团队的三层碳电极提供了一种简单而有效的策略，以提升CsPbI₃ PSCs的光电转换效率和热稳定性。

Regulating three-layer full carbon electrodes to enhance the cell performance of CsPbI3 perovskite solar cells

Bingcheng Yu, Jiangjian Shi, Yiming Li, Shan Tan, Yuqi Cui, Fanqi Meng, Huijue Wu, Yanhong Luo, Dongmei Li & Qingbo Meng

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58672-y