南华大学王行柱与刘畅团队在《Advanced Energy Materials》发表突破性研究：CsSnI₃量子点助力双层钙钛矿太阳能电池效率与稳定性双提升
撰稿人：彭文远
近日，南华大学电气工程学院王行柱、刘畅教授团队在《Advanced Energy Materials》上发表题为《CsSnI₃ Quantum Dots as a Multifunctional Interlayer for High-Efficiency Bilayer Perovskite Solar Cells》的研究论文。Advanced Energy Materials是Wiley出版社旗下的国际能源材料科学领域顶级期刊（2024年影响因子：24.4），是业内公认的高学术质量科技期刊。该研究为开发高效、耐候性钙钛矿光伏组件提供了新思路，未来可应用于建筑一体化光伏（BIPV）、柔性电子设备及空间能源系统等领域。
研究背景
钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本和可溶液加工特性被视为下一代光伏技术的核心候选。然而，单结钙钛矿电池的效率已接近理论极限（26%），且稳定性问题（如湿度敏感性）严重制约其商业化进程。通过构建双层吸收结构拓宽光谱响应范围、优化界面电荷传输机制，成为突破现有瓶颈的关键策略（图1）。
研究创新
该研究通过创新性地引入零维/三维（0D/3D）双层钙钛矿结构，并利用CsSnI₃量子点（QDs）作为多功能界面层，显著提升了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率与长期稳定性，为低成本、高性能光电器件的产业化应用开辟了新路径。研究团队提出的0D/3D异质结结构，将三维FAPbI₃钙钛矿与零维CsSnI₃量子点结合作为界面改性层，通过以下创新实现性能突破：
级联能级设计：CsSnI₃量子点构建了梯度能级结构，显著提升钙钛矿与空穴传输层（HTL）界面的电荷提取效率，短路电流密度（Jsc）从24.16 mA/cm²提升至26.03 mA/cm²。
表面钝化与防潮性：量子点表面修饰的疏水配体有效钝化界面缺陷，抑制水分渗透，使未封装器件在25%湿度下60天后仍保持85%初始效率。
光吸收增强：量子点拓宽光谱吸收范围，提升光生载流子分离效率，能量转换效率（PCE）从22.99%跃升至25.72%。
团队与资助
本研究由南华大学新能源材料团队完成，王行柱教授与刘畅教授为共同通讯作者，助理实验员刘春辰为第一作者，合作单位包括中国科学院、日本理化学研究所等。研究获国家自然科学基金、科技部重点研发计划及湖南省科技项目资助。
南华大学新能源材料团队已获批“碳中和新能源光伏与光储一体化技术”湖南省工程研究中心，现有核心成员11人，包括国家级高层次人1人、省部级高层次人才3人，团队成员在Science、Joule、Energy & Environmental Science、Advanced Materials、Advanced Energy Materials等知名期刊上发表论文 300 余篇，团队以“理论创新驱动技术转化”为核心理念，推动光伏技术的低成本规模化应用。
原文链接：
[https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202405074](https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202405074)
图1 0D/3D器件制备示意图
图2 器件结构和效率图
