2026-09-08
【學術亮點】富勒烯介導之埋藏界面碘固定化於錫鉛鈣鈦礦太陽能電池之研究
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【學術亮點】富勒烯介導之埋藏界面碘固定化於錫鉛鈣鈦礦太陽能電池之研究
Agentic AI: Driven Intelligent, High-Efficiency Off-Grid Greenhouse Platform
【Department of Chemical Engineering / Chieh-Ting Lin / Associate Professor】
智慧溫室：行動AI驅動之智慧高效離網溫室平台【化工系林玠廷 副教授】
上架日期2026-08-17
Agentic AI: Driven Intelligent, High-Efficiency Off-Grid Greenhouse Platform
【Department of Chemical Engineering / Chieh-Ting Lin / Associate Professor】
智慧溫室：行動AI驅動之智慧高效離網溫室平台【化工系林玠廷 副教授】
| 論文篇名 | 英文：Fullerene-Mediated Iodine Immobilisation at Buried Interfaces in Sn-Pb Perovskite Solar Cells 中文：富勒烯介導之埋藏界面碘固定化於錫鉛鈣鈦礦太陽能電池之研究 |
| 期刊名稱 | Advanced Functional Materials |
| 發表年份, 卷數, 起迄頁數 | 2026, no.e77758. |
| 作者 | Chi-Jing Huang, Yi-Sheng Lin, Matyas Daboczi, Yueyao Dong, Anuj Kumar Singh, Luis Lanzetta, Yun-Shan Li, Chang-Hao Wang, Huan-Wei Lin, Wei-Jia Qiu, Yi-Ting He, Chun-Fu Chang, Sanjayan Sathasivam, Derya Baran, Thomas J Macdonald*, Chieh-Ting Lin (林玠廷)* |
| DOI | 10.1002/adfm.77758 |
| 中文摘要 | 窄能隙鈣鈦礦太陽能電池 (PSCs) 作為疊層光伏元件的吸收層具有高度潛力；然而，其性能仍受到界面復合與穩定性問題的限制，尤其是 Sn2+ 氧化與鹵素相關降解。儘管富勒烯衍生物已被廣泛研究作為電荷選擇性界面層，其在調控埋藏界面化學方面的作用機制仍未完全釐清。在本研究中，我們證明茚-C60 雙加成物 (indene-C60 bisadduct, ICBA) 可在倒置型 (p-i-n) 鈣鈦礦太陽能電池中同時作為電子與化學調控劑。透過前驅液添加劑工程導入 ICBA 後，其會優先富集於埋藏的鈣鈦礦/電洞傳輸層 (HTL) 界面。由於 ICBA 具有雙極性且僅呈現弱電子選擇性的特性，可抑制非期望的電子萃取，同時藉由電子性調控埋藏鈣鈦礦表面，使電洞萃取能力得以維持。更重要的是，光譜與形貌分析結果顯示，ICBA 可與碘物種產生相互作用，並在熱退火過程中抑制 Sn²⁺ 氧化。此種雙重界面調控有效降低缺陷形成與能量無序，提升光致發光強度與載子壽命，並進一步改善元件穩定性。導入 ICBA 的元件可實現最高 22.7% 的功率轉換效率 (PCE)，且在黑暗儲存 2496 小時後仍可維持超過 93% 的初始效率，相較之下，參考元件僅能維持 81%。本研究建立了一種以界面化學調控為核心的埋藏界面穩定化策略，可有效提升低鉛含量鈣鈦礦光伏元件的性能與耐久性。 |
| 英文摘要 | Narrow-bandgap perovskite solar cells (PSCs) are promising absorbers for tandem photovoltaics; however, their performance remains limited by interfacial recombination and instability, particularly Sn2+ oxidation and halide-related degradation. Although fullerene derivatives have been explored as charge-selective interlayers, their mechanistic role in regulating buried-interface chemistry remains unclear. Herein, we demonstrate that indene-C60 bisadduct (ICBA) functions as an electronic and chemical regulator in inverted (p-i-n) PSCs. When introduced via precursor additive engineering, ICBA preferentially accumulates at the buried perovskite/HTL interface, where its ambipolar, weakly electron-selective character suppresses undesired electron extraction while electronically modifying the buried perovskite surface to preserve hole extraction. More importantly, spectroscopic and morphological analyses reveal that ICBA interacts with iodine species and mitigates Sn2+ oxidation during thermal annealing. This dual interfacial regulation reduces trap formation and energetic disorder, enhances photoluminescence and carrier lifetimes, and improves stability. Devices incorporating ICBA achieve a peak power conversion efficiency of 22.7% and retain over 93% of their efficiency after 2496 h of dark storage, compared with 81% for reference devices. These findings establish a chemically informed buried-interface stabilisation strategy for improving the performance and durability of lead-reduced perovskite photovoltaics. |
| 發表成果與AI計畫研究主題相關性 | 本研究聚焦於窄能隙錫鉛鈣鈦礦太陽能電池之埋藏界面調控，透過材料組成設計、界面化學分析、光電特性量測與元件性能評估，建立材料結構、界面缺陷、載子傳輸行為與元件效率及穩定性之間的關聯性。研究中所累積之多維度材料與元件數據，可進一步作為AI與機器學習模型之特徵輸入，藉由資料驅動方式辨識影響元件性能的關鍵材料參數與界面選擇，並建立材料特性與元件表現之預測關係。此外，本成果所建立的界面調控機制與實驗資料庫，亦可作為後續AI輔助材料篩選、製程參數最佳化及高性能光電材料設計的重要基礎，與本AI計畫中利用人工智慧進行材料特徵分析、光電表現預測及材料設計最佳化之研究方向具有高度相關性。 |
