近日，鄭州大學材料科學與工程學院國家低碳環保材料智能設計國際聯合研究中心邵國勝教授團隊在國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》發表題為“Pinning Bromide Ion with Ionic Liquid in Lead-Free Cs2AgBiBr6 Double Perovskite Solar Cells”的原創性研究論文。碩士研究生李江寧為論文第一作者，邵國勝教授、沈永龍副教授和段艷艷博士為論文共同通訊作者，鄭州大學材料科學與工程學院為論文第一作者單位和通訊單位。

有機-無機雜化鉛鹵鈣鈦礦太陽電池因其優異的光電性能而成為光伏領域的研究熱點之一。然而，有機組分使鈣鈦礦晶格易于分解，造成電池性能迅速衰減，同時，鉛泄露也是威脅環境和公共健康的潛在隱患。近年來，無機非鉛Cs2AgBiBr6雙鈣鈦礦引起研究人員廣泛關注，但其固有的離子遷移嚴重影響了電池性能的進一步提升。

研究團隊將兩種離子液體，1-丁基-1-甲基吡咯烷氯化物和1-丁基-3-甲基氯化吡啶鎓，作為添加劑引入到鈣鈦礦前驅體中。通過離子液體中陽離子對鈣鈦礦中Br-離子的“釘扎”作用，抑制Br-離子遷移，減少鈣鈦礦缺陷，提高電池穩定性。此外，離子液體的引入改善了鈣鈦礦電子結構，增大鈣鈦礦與底部載流子傳輸層的費米能級差，提升電池開路電壓。結合理論計算與實驗分析，基于吡咯基離子液體改性的電池器件相較于未摻雜器件效率提升約30%，且在25 oC和40%相對濕度環境下貯存40天，光伏性能幾乎無衰減。該研究成果為設計長期穩定、環境友好的無鉛鈣鈦礦太陽電池提供了新思路。

該工作受到國家自然科學基金、科技部973子課題、河南省重點研發與推廣專項等項目支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112991