近日，大連理工大學化學學院21級強基班本科生程嘉碩同學的學術論文《鈦單原子修飾的炭黑以及碳納米管：通過模塊化雙碳電極優化碳基鈣鈦礦太陽能電池電荷的傳輸動力學》（Single-Atom Ti Decorated Carbon Black and Carbon Nanotubes: Modular Dual-Carbon Electrode for Optimizing the Charge Transport Kinetics of Perovskite Solar Cells）在材料學領域頂級期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）在線發表。程嘉碩同學為論文第一作者，化學學院指導教師史彥濤教授為通訊作者。化學學院2021級強基班本科生劉立達同學也為本篇論文作出了重要貢獻，被列為本文的第二作者。
本文器件結構及性能提升示意圖
得益于強基計劃“一班一策略、一人一方案、一生一導師”的個性化的培養模式，程嘉碩大二年級便加入史彥濤教授的課題組，并對新型鈣鈦礦太陽能電池領域產生了濃厚的興趣。通過深入學習，程嘉碩認識到以碳材料替代金屬材料作為電極可以提升鈣鈦礦太陽能電池的穩定性，卻存在與相鄰功能層能級失配等問題。結合課題組在先進催化材料領域的研究成果，他認為將單原子級分散的鈦原子擔載于炭黑表面，可以實現對碳材料能級的精確調控，降低界面處的電荷注入勢壘，從而提升器件的整體效率。
在史彥濤教授的指導以及國家級大學生創新創業訓練計劃項目和大連理工大學“優秀本科生基礎研究專項”的資助下，程嘉碩充分利用化學強基班特色的化學研究訓練課程，以及課余和寒暑假時間，完成炭黑擔載鈦單原子的碳電極材料Ti1/CB的制備，其功函數從4.02eV提高到4.26eV，實現了與相鄰功能層的良好匹配。隨后，在碳電極中引入了一維碳納米管，通過其與零維炭黑的協同作用形成了具有優異界面接觸性能的彈性導電網絡，為高效的載流子轉移提供了有利條件。這些策略使得碳基鈣鈦礦太陽能電池的光電轉化效率顯著提高至22.45%。在連續工作1000小時后，其光電轉化效率仍保持在初始值的95%以上，展現出卓越的穩定性。
該成果再次彰顯了大連理工大學在基礎學科拔尖創新人才培養方面取得的良好成效。未來，化學學院將進一步探索基礎科學領域人才的長周期、貫通式培養模式，努力打造卓越人才培養體系，為國家的科技自立自強貢獻力量。（來源：化學學院 作者：史彥濤 編輯：常思萌 李夢瑤）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202409533?msockid=02410ed9d9986f350ed01ce5d8d26e43
