中科院上海應(yīng)用物理研究所(以下簡稱應(yīng)物所)高興宇課題組與蘇州大學(xué)孫寶全、廖良生課題組合作，在有機(jī)和鈣鈦礦太陽能電池研究領(lǐng)域取得一系列進(jìn)展，相關(guān)研究成果分別發(fā)表于《先進(jìn)材料》和《應(yīng)用材料與界面》等期刊。

有機(jī)和鈣鈦礦太陽電池近幾年發(fā)展迅速，器件效率已較高，但由于其研究時(shí)間尚短，仍存在諸多問題亟待解決。

對(duì)此，廖良生課題組教授王照奎嘗試引入銦(In)以部分替代鉛(Pb)制備鈣鈦礦太陽能電池，應(yīng)物所高興宇等提出了摻銦鈣鈦礦太陽能電池薄膜的多重有序結(jié)晶取向和多重有序電荷傳輸通道理論，并進(jìn)一步通過電荷傳輸速率和器件性能實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)，解釋了摻銦鈣鈦礦型太陽能電池具備效率高(17.55%)和穩(wěn)定性好的主要因素，為開辟替代鉛的鈣鈦礦太陽能電池研究奠定了一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

應(yīng)物所研究人員與孫寶全課題組以氧化石墨烯(GO)作為電荷傳輸層，通過引入氨基調(diào)控氧化石墨烯，優(yōu)化鈣鈦礦薄膜生長界面的電子結(jié)構(gòu)，同時(shí)改善薄膜的結(jié)晶性和晶面擇優(yōu)生長取向，大幅提升了鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和器件性能(轉(zhuǎn)換效率由12%提升至16.13%)。

此外，研究人員利用合成的金納米顆粒摻入有機(jī)太陽能器件的電荷傳輸層，發(fā)現(xiàn)它不僅會(huì)提高器件的光學(xué)吸收，而且會(huì)很好地改善主動(dòng)層有機(jī)分子的結(jié)晶和取向，進(jìn)一步器件測試表明效率得到了大幅提升，為新型太陽電池性能提升提出了一種新思路。