桂电张坚Small新策：GUP修饰减埋底损耗，碳基PSCs高效提能

主要内容

在当今能源转型的关键时期，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其高效利用对于缓解能源危机、减少环境污染具有至关重要的意义。碳基介观钙钛矿太阳能电池（C-MPSCs）凭借其独特的可印刷制造工艺以及出色的稳定性，在众多太阳能电池技术中脱颖而出，迅速成为光伏领域的研究热点，吸引了全球科研人员的广泛关注。然而，如同所有新兴技术一样，C-MPSCs在发展过程中也面临着诸多挑战。其中，埋底界面处存在的非辐射复合损失问题尤为突出，它就像一道难以跨越的沟壑，严重阻碍了C-MPSCs光电转换效率的进一步提升，成为制约其大规模商业化应用的关键瓶颈。

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创新性研究：GUP 修饰剂的引入与应用

在此关键背景下，桂林电子科技大学材料科学与工程学院院长张坚教授带领其科研团队，凭借深厚的专业知识和丰富的实践经验，以敏锐的科研洞察力和勇于创新的精神，开展了一项极具创新性的研究。他们独具匠心地将磷酸脲衍生物作为 C-MPSCs 埋底界面的修饰剂加以应用，为解决这一难题带来了新的希望，也为钙钛矿太阳能电池领域的发展开辟了新的方向。

在介孔二氧化钛（m-TiO2）层中，团队精心选用的胍基脲磷酸盐（GUP）展现出了卓越的性能。它能够与 TiO2 发生特异性相互作用，这种相互作用如同精密的分子锁与钥匙的契合，精准锚定在 m-TiO2 表面。随后，在钙钛矿/m-TiO2 界面处巧妙构建起一座稳固的分子桥。这座分子桥宛如高效的“电荷传输通道”，不仅有助于电荷载流子的高效提取，还能最大程度地减少非辐射复合损失，让电荷能够更加顺畅地传输，就像为电流的流动开辟了一条畅通无阻的高速公路，从而显著提高电池的光电转换效率。

同时，GUP 还可分别对钙钛矿中悬空的 Pb²⁺和 I⁻空位缺陷进行有效钝化，就像一位技艺精湛的“修复大师”，精准修复这些缺陷，提升钙钛矿材料的质量，为电池的高效稳定运行奠定坚实基础。

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多维度作用：GUP 对电池性能的积极影响

此外，GUP 在钙钛矿结晶过程中也发挥着至关重要的调控作用。它能够像一位细心的“时间掌控者”，减缓钙钛矿结晶速度，为孔隙填充提供充足的时间，促进孔隙填充更加充分，使钙钛矿层更加致密均匀。同时，它还能降低器件中的残余应力，优化能级排列，使整个电池系统的能量转换更加高效，就像对一台精密仪器进行了精准的调试，让其运行更加稳定、高效。

得益于这些积极影响，采用 GUP 修饰的 C-MPSCs 光电转换效率从对照器件的 18.22%显著提升至 19.78%，实现了质的飞跃，这一数据充分证明了 GUP 修饰策略的有效性。而且，采用 GUP 的 C-MPSCs 在空气储存、热老化和湿热稳定性测试中均展现出了令人瞩目的优异稳定性，为电池的长期稳定运行提供了有力保障，大大增强了其在实际应用中的可行性和可靠性。

从更深入的性能对比来看，张坚教授团队的研究成果更加令人振奋。与开路电压（Voc）为 0.990 V、填充因子（FF）为 77.82%、光电转换效率（PCE）为 18.22%的对照最优器件相比，经 GUP 修饰的最优 C-MPSCs 实现了 Voc 为 1.021 V、FF 为 80.72%、PCE 为 19.78%的性能提升，各项性能指标均得到了显著优化。这不仅体现了 GUP 修饰在提升电池效率方面的卓越效果，也反映了团队在材料设计和性能优化方面的深厚功底。

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研究价值与展望：推动钙钛矿太阳能电池发展

值得注意的是，GUP 修饰稳定了钙钛矿的[PbI6]⁴⁻八面体框架，有效缓解了残余应力，从而赋予 C-MPSCs 优异的稳定性。在环境空气中储存 3100 小时后，含 GUP 的 C-MPSCs 仍保持其初始效率的 90.3%，展现出强大的抗环境干扰能力，就像一位坚韧的战士，能够在恶劣的环境中坚守岗位。在氮气氛围中 85℃下进行 625 小时热老化以及在湿热稳定性测试（85℃、70 ± 5%相对湿度）中经历 575 小时后，经 GUP 修饰的 C-MPSCs 分别保留了其初始效率的 85.4%和 83.2%，进一步证明了其在不同恶劣环境下的稳定性能，为其在实际应用中的广泛推广提供了坚实的数据支持。

该研究具有重大的科学意义和实际应用价值。它为消除 C-MPSCs 埋底界面处的非辐射复合损失提供了一条切实可行的技术路径，为钙钛矿太阳能电池领域的发展注入了新的活力。通过采用 GUP 修饰策略，不仅提高了电池的光电转换效率和稳定性，还为后续的研究提供了新的思路和方法。相信在张坚教授团队的引领下，随着研究的不断深入和技术的不断完善，C-MPSCs 有望在未来的能源领域发挥重要作用，为解决全球能源问题做出积极贡献，推动人类社会向更加清洁、可持续的能源未来迈进。

文献信息

Minimizing Buried Interface Energy Losses via Urea Phosphate Derivatives Enable High-Efficiency Carbon-Based Mesoscopic Perovskite Solar Cells

Jinjiang Wang, Yongxiang Cai, Yuanwei Pu, Zhiwei Xiao, Tianhuan Huang, Dongjie Wang, Zheling Zhang, Jian Xiong, Doudou Zhang, Jian Zhang

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202507384