近日，四川大學材料科學與工程學院趙德威團隊與廈門大學、南京理工大學、瑞士聯邦材料科學與技術研究所（Empa）及德國波茨坦大學合作，報導了1平方厘米全鈣鈦礦疊層太陽電池的最新研究進展，相關成果「All-perovskite tandem 1 cm2 cells with improved interface quality」發表於Nature。
四川大學為該論文第一完成單位，四川大學材料科學與工程學院趙德威教授、陳聰特聘副研究員，廈門大學唐衛華教授和瑞士Empa付帆博士（研究員）為共同通訊作者，四川大學材料科學與工程學院2020級博士研究生賀銳、南京理工大學博士研究生王萬海（廈門大學與南京理工大學聯合培養），四川大學材料科學與工程學院2020級碩士研究生易宗錦及波茨坦大學Felix Lang博士為共同第一作者。
鈣鈦礦/鈣鈦礦（全鈣鈦礦）疊層太陽電池因製備成本低並有望突破單結太陽電池的肖克利-奎伊瑟理論效率極限而備受關注。作為重要組成部分的寬帶隙鈣鈦礦子電池仍然存在亟待解決的基礎科學與關鍵技術問題。
該研究基於共軛拓展及錨定策略開發了一種具有膦酸基的自組裝單分子層（SAM，即4PADCB）作為空穴傳輸材料，該材料由唐衛華教授課題組設計合成，其優點大幅提高了寬帶隙電池的VOC和FF，並顯著改善了器件的工作穩定性。
通過優化，寬帶隙鈣鈦礦電池（孔徑面積1.044平方厘米）的最高效率達到18.46%。基於該寬帶隙子電池的全鈣鈦礦疊層電池獲得了經日本電氣安全環境研究所（JET）認證的世界紀錄效率26.4%（該效率被業內權威「Solar cell efficiency tables」收錄）。此外，該工作採用多種先進的表徵手段，深入地探究和分析了寬帶隙子電池及全鈣鈦礦疊層器件性能提升的物理機制，為大面積寬帶隙鈣鈦礦及全鈣鈦礦疊層太陽電池的效率和穩定性提升提供了深刻的見解，也為新型、高效空穴傳輸材料的設計提供了新思路。
趙德威，四川大學材料科學與工程學院教授，博士生導師，曾入選2019年國家級青年人才、四川省學術和技術帶頭人、四川省傑出青年科技人才、四川省青年人才引進計劃，曾獲德國教育科技部「綠色精英獎(Green Talent)」和國家留學基金委「國家優秀自費留學生獎學金」等。2022年入選科睿唯安「高被引科學家」。
趙德威課題組一直致力於研究高性能全鈣鈦礦疊層太陽能電池光伏材料與器件機理相關的基礎科學與關鍵技術問題。系統探究了寬、窄帶隙鈣鈦礦薄膜結晶動力學過程，設計和開發高效電荷傳輸有機分子材料、發展了鈣鈦礦光伏材料合成、結晶退火與添加劑工程等新方法、新思路，設計優化了新型中間連接層（也稱複合層或隧穿結）並闡明了載流子複合機制等多次實現寬、窄帶隙鈣鈦礦和全鈣鈦礦疊層電池性能突破。
四川大學材料科學與工程學院的2020級博士研究生賀銳，2020級碩士研究生易宗錦是本次論文的共同第一作者。完成一篇頂級期刊的寫作與發表並非易事，這背後離不開導師趙德威與團隊的培養。
趙德威表示培養學生關鍵在於「要給他們足夠的學術自由」，這是他認為最重要的事，也是他曾經的親身體悟。以導師作為主導，學生們進行自主研究，是趙德威團隊的主要培養方式。作為導師，首先他會給出一個具體的目標，以此作為學生們鑽研與攻克的工作方向。自己則會作為觀測者和引導者，及時跟進學生們的研究現狀，並在他們遇到問題的時候適時給出合理的建議與指導。
此外，在實踐操作和修改論文方面，趙德威也從未鬆懈。他在襯底清洗、藥品稱量和器件製備等實驗方面事無巨細地手把手教導學生們；他從圖形繪製，格式排版甚至字句的推敲等方面給予學生們指導和修改，想儘可能地完善學生們的辛苦成果，至少希望修改完的論文能夠達到他本人能及的水平。
在學術交流討論時，趙德威是老師，在各個方面給予學生指導；在平時生活中，他又像學生的朋友，聚餐團建，暢所欲言；在生活中遇到困難時，他又像是大家長給予保護與關愛，幫助學生度過難關……不知不覺中，趙德威已經把學生當成了家人，期盼著自己的學生們能夠學有所成。
這種和諧友善的團隊氛圍無形中助力著每一位成員的昂揚鬥志。未來，趙德威團隊會繼續聚焦於全鈣鈦礦疊層太陽電池，錨定「通過開發新材料、新方法和新工藝來製備更大面積的疊層太陽電池及組件，在保持高效率的同時，也會聚焦於穩定性問題，研究器件性能衰降的物理機制，提升各個子電池及疊層電池的長期工作穩定性」等發展方向，奮鬥不息，助力達成「雙碳目標」。
拓展閱讀：
四川大學材料科學與工程學院主要從事材料科學與工程領域的人才培養、科學研究及社會服務，是一個既有傳統學科優勢，又有新興交叉學科及高新技術研究特色的理、工結合的學院。學院設有材料科學與工程、新能源材料與器件2個國家一流本科專業。
近年來，四川大學材料科學與工程學院堅持「四個面向」，踐行「四個服務」，大力推動交叉學科學生組建科技創新團隊，對重點項目進行培育和孵化，引導學子在實踐中發現問題、「真刀真槍」解決問題，探索出了「集中資源、拓寬平台、注重選育、解決問題」的科創育人模式。
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本文素材來自四川大學官網/官微、四川大學材料科學與工程學院官網、川大材料MSE