1月9日，国际权威学术期刊《Science》在线发表题为“Wafer-scale monolayer MoS2 film integration for stable, efficient perovskite solar cells”的创新研究成果。该成果由我校材料科学与工程学院宰华超副教授作为第一作者与北京大学周欢萍教授（我校材料科学与工程学院2001级本科校友）等合作完成。

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金属卤化物钙钛矿以其优越的光电性能和低廉的成本成为最有前景的新一代光伏材料。尽管钙钛矿太阳能电池发展迅速，但在同时实现高效率和足够的稳定性方面仍然存在挑战。卤化物钙钛矿由于其软晶格和相对较弱的键，在太阳能电池运行过程中容易降解。即使通过封装来隔离水分和氧气，钙钛矿在热、光照和电场下的不稳定性仍然是商业化之前需要解决的关键问题。

围绕上述问题，本研究将晶圆级连续单层MoS2集成到钙钛矿层的上、下界面以形成稳定异质结构，从而显著增强钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。研究表明，晶圆级MoS2插层由于连续二维形态，从物理上最大程度地阻挡了钙钛矿离子向载流子传输层的迁移。而且，MoS2通过与钙钛矿强配位相互作用在化学上稳定了钙钛矿α相。MoS2插层还通过与钙钛矿形成Pb-S键化学钝化钙钛矿表面缺陷，并通过与钙钛矿I型能带排列阻挡少子复合，从而显著减少了载流子非辐射复合。此外，单层MoS2的原子级厚度克服了钝化质量和串联电阻之间的权衡，最大限度地提高了钙钛矿太阳能电池的开路电压和填充因子。因此，包含MoS2/钙钛矿/MoS2结构的钙钛矿太阳能电池实现了高达26.21%（中国计量科学研究院认证）的光电转换效率。此外，电池表现出卓越的湿热稳定性、冷热循环稳定性、光照稳定性和运行稳定性，是迄今为止报道的最稳定的钙钛矿太阳能电池之一。本研究搭建了二维材料和软晶格光电材料的桥梁，为提高钙钛矿基光电器件的性能提供了实用策略，并可以扩展到其他相关领域高效稳定器件的构建。

宰华超博士2022年9月入职我校材料科学与工程学院，主要从事新型光伏材料与器件的研究工作，尤其是围绕钙钛矿太阳能电池开展系统性研究。目前，团队拥有高性能钙钛矿太阳能电池制备成套方案，包括材料设计、薄膜制备、器件构筑、系统优化等方面的核心技术。近两年，团队在小面积钙钛矿太阳能电池上实现了26.5%（中国计量科学研究院认证）的光电转换效率，在钙钛矿单元电池上实现了25.8%（国家光伏产业计量测试中心认证）的光电转换效率，均处于国际领先水平。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2351