基于甲胺鉛碘鈣鈦礦的太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)化效率在短短6年間超過22%，引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的“鈣鈦礦熱潮”，成為第三代新型太陽能電池中的佼佼者。甲胺鉛碘材料具有低成本、易溶液加工、高光吸收系數(shù)、光生載流子雙極傳輸、長程載流子傳輸、低缺陷態(tài)密度以及合適的光學(xué)帶隙等優(yōu)點(diǎn)，是理想的光吸收材料。然而，該材料仍然面臨穩(wěn)定性較差且非環(huán)境友好等缺點(diǎn)，一定程度上延緩了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用和向更多應(yīng)用領(lǐng)域拓展的進(jìn)程。因此，對于環(huán)境友好且穩(wěn)定性更高的非鉛鈣鈦礦材料的開發(fā)和光伏器件應(yīng)用成為國內(nèi)外新的研究熱點(diǎn)。

電信學(xué)院吳朝新教授團(tuán)隊(duì)專注于鈣鈦礦吸光層薄膜制備工藝改進(jìn)及其太陽能電池器件的研究。最近，采用蒸鍍旋涂的方式，以及發(fā)展了一種對電池器件結(jié)構(gòu)的雙側(cè)界面調(diào)控方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量二維-三維異質(zhì)結(jié)錫基非鉛鈣鈦礦薄膜和高效率、高穩(wěn)定性的電池器件。器件的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)6.98%，位于國際錫基非鉛鈣鈦礦太陽能電池最高效率之列。

這項(xiàng)研究工作于以題目為“BilateralInterfaceEngineeringtowardEfficient2D–3DBulkHeterojunctionTinHalideLead-FreePerovskiteSolarCells”近期發(fā)表在國際重要能源期刊ACSEnergyLetters3,713-721(2018)（影響因子11.45）。第一作者為課題組青年教師冉晨鑫博士，郗俊博士為該工作的共同第一作者，西安交大為第一作者單位與唯一通訊作者單位。文章發(fā)表后成為入選當(dāng)月HighlyReadArticle前十名。

近幾年來，吳朝新教授團(tuán)隊(duì)對于環(huán)保型非鉛鈣鈦礦太陽能電池深入研究，取得了一系列重要成果。例如：在國際上率先發(fā)展了“蒸鍍-旋涂”的鈣鈦礦薄膜低溫制備工藝（JunXi,ZhaoxinWu*,etal,NanoEnergy,DOI:10.1016/j.nanoen.2016.06.007）以及基于這種成膜工藝克服了鉍基鈣鈦礦成膜性差的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了具有高開路電壓的鉍基非鉛異質(zhì)結(jié)太陽能電池（ChenxinRan,ZhaoxinWu*,etal.JournalofPhysicalChemistryLetters,2017,8(2),394–400[ESI前1%高被引論文]）。同時(shí)這種低溫薄膜制備工藝克服了錫基鈣鈦礦成膜的工藝難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效的柔性非鉛鈣鈦礦太陽能電池（JunXi,ZhaoxinWu*,etal,AdvancedMaterials,2017.1606964）。如今基于之前的工作基礎(chǔ)取得錫基鈣鈦礦太陽能電池6.98%的光電轉(zhuǎn)換效率，為環(huán)境友好非鉛鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用做了重要貢獻(xiàn)。

該工作得到科技部國家重大科學(xué)研究計(jì)劃課題（973）（編號2013CB328705），自然基金委面上課題（編號11574248）以及博士后面上項(xiàng)目的支持。