本網訊（物質科學與信息技術研究院 張華）安徽大學物質科學與信息技術研究院張華教授團隊與合肥工業大學王歡博士、香港城市大學Alex K.-Y. Jen教授合作，針對鈣鈦礦太陽能電池穩定性較差以及鉛泄露問題，創新性地通過蒸汽法在鈣鈦礦活性層和金屬電極上形成超疏水、自組裝單分子層PFDT晶體陣列，從而構建新型的反式鈣鈦礦光伏器件構型（圖1a）。

圖1、PFDT@PVSC器件結構及器件性能（a, b）和器件穩定性及鉛泄露（c, d, e）

在該器件結構中，由于Pb-S鍵的鈍化作用，有效的降低了鈣鈦礦活性層的表面缺陷態密度，使器件在標準太陽光下取得21.79%的光電轉換效率（圖1b），展現了優越的器件性能。同時，由于PFDT分子陣列末端全氟碳鏈的超疏水性能以及剛性、螺旋分子骨架之間的強烈范德華作用，極大程度阻礙了水和氧氣對金屬電極和鈣鈦礦活性層誘導產生的刻蝕破壞作用，從而大大提高鈣鈦礦光伏器件的環境穩定性（圖1c）。更重要的是，通過浸水實驗（圖1d,e）,首次提出基于Pb-S鍵與全氟碳鏈協同作用抑制有毒Pb2+離子逸出的工作機理，這與之前文獻報道通過化學吸附方法減少鉛泄露的機理大為不同。因此，本研究采用多功能的表面設計為制備高效、穩定、環境友好型鈣鈦礦太陽能電池提供了新的途徑。

該研究成果以“Design of Superhydrophobic Surfaces for Stable Perovskite Solar Cells with Reducing Lead Leakage”為題于2021年9月29日在國際材料與能源領域頂級期刊《Advanced Energy Materials》（IF=29.368）上在線發表（DOI : 10.1002/aenm.202102281）。安徽大學為第一通訊單位，張華教授為第一作者兼共同通訊作者，合肥工業大學王歡博士、香港城市大學Alex K.-Y. Jen教授為該文的共同通訊作者。

該工作得到了國家自然科學基金(52003001)、安徽大學科研啟動經費（S020318006/019）、中央高校研究基金(JZ2021HGQA0191)、香港研究基金(9380086、9610421、ITS/497/18FP、GHP/021/18SZ) 資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202102281