近日，许昌学院和国家纳米科学中心合作，在新型薄膜太阳能电池材料领域取得重要进展，实现了光伏导电玻璃材料领域最高的转化效率。相关研究成果发表于学术刊物《纳微快报》。
铅基钙钛矿的泄露问题和不稳定性是实现其商业化的一大障碍。人们对高元素丰度、低成本、高效、环保的新型光伏材料的追求和研发从未间断。通过利用双金属离子替换Pb离子构建环境友好的全无机双钙钛矿光伏材料已经成为一个重要的研究方向。然而，当前无机双钙钛矿结构大多具有间接带隙，即使通过各种手段修饰也很难达到单结太阳能电池材料所需的理想带隙值。
鉴于此，郑直教授课题组利用廉价的铜离子（Cu+）替代铯离子（Cs+），通过气-固相反应诱导原子扩散氧化还原反应的方法制备出一系列带隙可调的铜银铋碘与碘化铜（CuaAgm1Bim2In/CuI）嵌合的双层结构半导体薄膜材料。通过调控溅射铜银铋（Cu/Ag/Bi）的金属薄膜厚度，铜银铋碘（CuaAgm1Bim2In）的带隙从2.0 eV降低到了1.78 eV，使其可以在更宽的波长范围内吸收太阳能，有利于提高光伏电池的效率。项目组构建了基于氧化钛/铜银铋碘/碘化铜/碳结构的导电玻璃（FTO/TiO2/CuaAgm1Bim2In/CuI/Carbon）型太阳能电池，最终实现了最高达2.76%的光电转换效率，而这也成为了目前该类材料中最高的光电转换效率。此项工作为开发下一代高效、稳定、环保的光伏材料提供了一条切实可行的路径。
据悉，该项目研究成果是在许昌学院实施的OPCE育人体系下，由第一作者为郑州大学和许昌学院联培博士生范二闯和参与初步探索的许昌学院本科生李冰欣等人共同完成的。这是探索地方本科院校本科生创新能力培养模式的典型案例。
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