随着物联网的快速发展，预计未来十年将有数百亿美元的无线物联网设备涌入全球市场，其中近一半用于室内用途。室内光伏发电可以将室内光转换为可用的电力，被认为是物联网终端设备的理想能源。在这种背景下，各种宽带隙材料被用于室内光伏，如染料分子、有机半导体、和钙钛矿材料。其中，钙钛矿材料的优点突出，包括卓越的光电性能，适用柔性器件，低成本的制造过程，和可调整的带隙。尽管主流宽带隙铅基钙钛矿的室内光伏性能很吸引人（超过40%），但其中有毒的铅元素已成为铅基钙钛矿在室内光伏应用中的主要障碍。在无毒的钙钛矿材料中，锡基钙钛矿因其可调的吸收光谱、低的激子结合能和高的载流子迁移率而表现出最大的潜力。然而，目前锡基钙钛矿室内光伏，由于其不可控的结晶过程，仍然表现出较差的性能。
近日，中国科学院大学光电学院孟祥悦教授课题组及其合作者，提出了一种调节界面的粘附相互作用来调控锡基钙钛矿异相成核动力学的策略，通过引入碱金属氟化物来精确调控埋底界面和钙钛矿薄膜之间的粘附力，从而降低了异相成核的接触角和能垒，制备高质量的锡基钙钛矿薄膜。所得锡基钙钛矿太阳能电池在1000勒克斯的室内照明下实现了20.12%的效率，超过了所有类型的无铅钙钛矿室内光伏，并成功地为基于射频识别的传感器供电。
本工作系统探索了通过控制埋底界面的粘附力调控锡基钙钛矿异相成核动力学的策略，成功制备高效的锡基钙钛矿室内光伏器件且成功应用于驱动射频识别传感器工作。这一成果近期发表在Advanced Materials上，孟祥悦教授是文章的通讯作者，课题组硕士研究生高震为文章第一作者，博士研究生王军方为共同第一作者。
论文信息：
Adhesion Controlled Heterogeneous Nucleation of Tin Halide Perovskites for Eco-Friendly Indoor Photovoltaics
Zhen Gao, Junfang Wang, Hongbin Xiao, Muhammad Abdel-Shakour, TianhuaLiu, Shiwei Zhang, Junjie Huang, Ding-Jiang Xue, Shihe Yang, Xiangyue Meng
Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.202403413
