北大周欢萍教授、张艳锋教授 Science：用于稳定、高效钙钛矿太阳能电池的晶圆级单层MoS₂薄膜集成

摘要：北京大学周欢萍、张艳锋团队在Science期刊发表题为“Wafer-scale monolayer MoS2 film integration for stable, efficient perovskite solar cells”的研究论文，Huachao

北京大学周欢萍、张艳锋团队在Science期刊发表题为“Wafer-scale monolayer MoS2 film integration for stable, efficient perovskite solar cells”的研究论文，Huachao Zai为第一作者，周欢萍、张艳锋为共同通讯作者。

核心亮点：本文通过在空穴传输层（HTL）/钙钛矿和钙钛矿/电子传输层（ETL）界面处集成了晶圆级单层MoS2中间层。采用 MoS2/钙钛矿/MoS2 配置的平面 p-i-n PSC（0.074 平方厘米）和模块（9.6 平方厘米）的 PCE 分别高达 26.2%（经认证的稳态 PCE 为 25.9%）和 22.8%。

钙钛矿太阳能电池（PSCs）已实现超过26%的功率转换效率（PCE），但卤化物钙钛矿由于其柔软的晶格结构和相对较弱的键合，在太阳能电池运行期间容易降解。即使采用封装以隔离湿气和氧气，钙钛矿在热、光照射和电场等应力下的不稳定性，仍然是实现商业化之前需要克服的关键障碍，减少离子迁移对于增强钙钛矿光伏器件（PVs）的长期稳定性至关重要。

基于此问题，北京大学周欢萍、张艳锋研究团队通过转移工艺将晶圆级连续单层 MoS2缓冲器集成在钙钛矿层的顶部和底部。这些薄膜以物理方式阻止钙钛矿的离子迁移到载流子传输层中，并通过强配位相互作用以化学方式稳定甲脒碘化铅相。Pb-S 键的形成产生有效的化学钝化，并且少数载流子通过 I 型能带排列被阻挡。采用 MoS2/钙钛矿/MoS2 配置的平面 p-i-n PSC（0.074 平方厘米）和模块（9.6 平方厘米）的 PCE 分别高达 26.2%（经认证的稳态 PCE 为 25.9%）和 22.8%。此外，这些器件还表现出优异的湿热（85°C 和 85% 相对湿度）稳定性，1200 小时后 PCE 损失

本研究通过界面工程将卤化物钙钛矿和二维材料联系起来，这不仅扩展了二维材料的应用，还提供了一个实用的框架来提高基于钙钛矿的光电设备的性能。此外，本研究为2D材料和柔性晶格光电材料之间构筑异质结提供可能，有可能拓展到其他领域构筑高效稳定的器件。