今天，小编要给大家介绍一位大牛——谭海仁教授。

谭海仁教授是南京大学现代工程与应用科学学院的教授和博士生导师，他被选入了"国家级青年人才计划"，也是国家重点研发计划课题的负责人，同时还是江苏省"双创人才"的成员。谭海仁教授团队主要关注以下四个方面的研究：1.高效稳定单结钙钛矿太阳能电池；2.全钙钛矿叠层太阳能电池；3.硅/钙钛矿叠层太阳能电池；4.智能光伏发电系统（柔性和建筑光伏等）。他在钙钛矿太阳能电池和硅基薄膜太阳能电池领域进行了深入而系统的研究，并带领科研团队取得了一系列令人瞩目的成果。他们创造了全钙钛矿叠层太阳能电池、平面型钙钛矿太阳能电池和非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池的光电转换效率世界纪录。谭海仁教授作为通讯作者或第一作者，在Science（2）、Nature （2）、Nature Energy、Nat. Comm.、Adv. Mater.、Joule、Nano Lett.、Prog. Photovolt.: Res. Appl.、Solar Energy Mater. Solar Cells、Appl. Phys. Lett.等国际重要学术期刊上发表了20多篇论文。此外，在胶体量子点太阳能电池、发光二极管和太阳能燃料等领域，他还与他人合作发表了40多篇合著论文。这些论文已经被引用超过4700次。目前，谭海仁教授还在承担国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家计划、江苏省"双创人才"和江苏省自然科学基金等多个科研项目的主持工作。

值得注意的是，谭海仁老师不但科研厉害，同时也十分注重推动科研成果落地，2022年8月26日，南京大学现代工学院教授谭海仁团队创建的科技孵化企业-全钙钛矿叠层太阳能电池企业仁烁光能（苏州）有限公司（仁烁光能）正式宣布完成数亿元Pre-A轮融资,本次募集资金主要用于150MW钙钛矿组件量产线落地。

据联合创始人兼CEO沈承勇介绍，截至2022年8月，仁烁光能团队共有五项叠层电池的世界纪录被收录，分别为小面积全钙钛矿叠层电池认证效率28.0%、26.4%和24.4%，大面积叠层电池认证效率24.2%以及叠层组件认证效率21.7%。现在，仁烁光能团队柔性全钙钛矿叠层电池经国际权威第三方检测机构认证稳态输出效率高达29%，为目前报道柔性钙钛矿电池的世界最高效率。

6月8号，谭海仁教授团队在《Nature》上发表了自己的最新研究成果！就让小编带大家一起学习一下谭海仁教授团队的最新研究成果。

目前，全钙钛矿叠层电池的效率主要受到两个方面的限制：开路电压和填充因子较低。窄带隙钙钛矿子电池在保持高短路电流密度的同时，很难实现高开路电压和高填充因子，这是限制全钙钛矿叠层电池效率的主要原因之一。此外，铅-锡混合窄带隙钙钛矿薄膜表面存在较高的缺陷态密度，这种高缺陷态密度的界面层与电子传输层之间造成了严重的界面非辐射复合损失，限制了全钙钛矿叠层电池的光伏性能。为了克服这些问题，一种常见的策略是在钙钛矿薄膜上进行溶液法表面后处理，形成一层二维（2D）钙钛矿，从而构建2D/3D异质结构，以减少钙钛矿电池界面的复合损失。然而，通过溶液法表面后处理得到的2D钙钛矿存在均一性较差和导电性较低的问题，这不利于载流子的界面输运和抽取，从而限制了器件的光伏性能。

为了解决这个问题，谭海仁教授团队开发了一种新型的3D/3D双层钙钛矿异质结（PHJ）结构：利用真空蒸发和溶液加工混合法，在铅-锡混合窄带隙钙钛矿薄膜上生长一层数十纳米厚的三维纯铅宽带隙钙钛矿薄膜（FL-WBG）。通过调控三维纯铅宽带隙钙钛矿的组分，使其与窄带隙钙钛矿形成Type-II型异质结结构，促进载流子（电子）从钙钛矿吸光层向电子传输层抽取，降低钙钛矿/电子传输层C60之间的界面复合损失，显著提升了电池的开路电压、填充因子和光电转换效率，最佳性能的窄带隙钙钛矿电池光电转换效率达到了23.8%，为目前报道的最高效率。在模拟单太阳光照下连续工作600小时后，封装的串联器件保持了90%以上的初始性能。相关成果以“All-perovskite tandem solar cells with 3D/3D bilayer perovskite heterojunction”为题发表在《Nature》上。南京大学特任副研究员林仁兴、博士生王玉瑞和硕士卢倩文为论文共同第一作者。

图1. 3D/3D双层钙钛矿异质结结构及窄带隙钙钛矿电池光伏性能

通过紫外光电子能谱（UPS）测量，作者观察到不同钙钛矿材料的能级特征。其中，经过精细调控的FL-WBG钙钛矿与铅锡钙钛矿形成了Type-II型能带异质结结构。在费米能级平衡和能带弯曲的作用下，具有PHJ结构的铅锡钙钛矿能带朝下弯曲，这使得空穴能够远离位于铅锡钙钛矿表面的缺陷层（DIL），并促进电子向电子传输层（C60）的迁移，从而减少载流子在缺陷层处的非辐射复合。

图2. 有/无PHJ的铅锡钙钛矿的能级关系图和模拟的光伏性能

为了深入研究PHJ层对铅锡钙钛矿性能的影响，本研究使用1D-SCAPS进行了模拟，考察了表面缺陷层在不同缺陷态密度和厚度下的光伏性能。模拟结果显示，增加表面缺陷层的缺陷态密度和厚度时，PHJ铅锡钙钛矿器件的性能受其影响要小于对照器件。这说明，PHJ结构带来的场钝化效应减少了钙钛矿与电子传输层之间的接触损失，有效地抵消了表面缺陷层对铅锡窄带隙钙钛矿太阳电池性能的影响。

图3：3D/3D 双层钙钛矿异质结的载流子动力学

基于以上研究和器件设计的思路，作者成功地将PHJ窄带隙子电池与高效的宽带隙子电池相结合，创建了一种高性能的全钙钛矿叠层太阳能电池。PHJ结构的引入有效地提升了全钙钛矿叠层电池的开路电压、填充因子和转换效率。实验室内测试的效率从26.7%提高到了28.5%，同时作者还成功制备了一块面积较大的叠层电池，其效率达到了26.9%，取得新突破。

图4. PHJ全钙钛矿叠层太阳能电池的光伏性能

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