日前，许昌学院郑直教授课题组在卤化铅钙钛矿太阳能电池器件研究领域又取得了新进展。课题组利用原位铜离子掺杂成膜的方法调制卤化铅钙钛矿的费米能级，实现了高性能无空穴传输层太阳能电池器件的构造，相关研究成果在线发表于由英国皇家化学会主办的《材料化学A》杂志上。路凯、雷岩、齐瑞娟为论文共同第一作者，杨晓刚、郑直为通讯作者。
据悉，卤化铅钙钛矿太阳能电池制备较为简单，但是传统器件中由于材料之间能级结构之间差异性较大，需要空穴传输层和电子传输层辅助器件中光生载流子分离和传输。其中空穴传输层多为较为昂贵的有机半导体材料，这使得原本廉价的钙钛矿材料组装成的太阳能电池器件失去了其低成本的优点。
课题组在大量实验中发现，在ITO导电玻璃表面原位制备的碘化亚铜薄膜可以在旋涂的过程中快速溶解到钙钛矿之中，形成均匀的铜掺杂结构。经过掺杂的钙钛矿薄膜材料与ITO直接接触，不需要其他任何空穴传输材料就可以实现空穴的有效传输，使器件最高效率达到15.84%。针对这一现象，课题组利用瞬态表面光电压、导电原子力和开尔文探针等技术对掺杂钙钛矿薄膜的光生载流子动力学过程、导电性质和费米能级变化进行了机理研究。该工作为低成本钙钛矿太阳能电池器件设计提供了新的策略。
