本项目拟通过对功能化碳基材料物化特性、界面能级排布及电荷传输与界面电荷转移等微观过程的研究，构筑光伏器件中稳定高效的传输层与界面体系；厘清功能化碳基材料影响钙钛矿薄膜结晶过程及光伏器件效率及稳定性的物理机制，开发可溶液加工的碳基材料添加剂，突破钙钛矿晶界电荷传输与缺陷钝化等关键技术瓶颈；探索碳基材料在透明电极与串联器件电荷复合层中的应用。最终利用功能化碳基材料实现高效稳定钙钛矿光伏器件的制备。

为获得高效率、高机械稳定的柔性大面积钙钛矿光伏组件，申请团队拟从高质量钙钛矿薄膜制备、柔性界面互联构筑、大面积柔性组件技术研发三方面开展研究。拟设计同步调控钙钛矿本体和异质结的新型添加剂并开发稳定的钙钛矿墨水；利用界面配位、氢键以及交联/聚合等，实现钙钛矿与界面层间的柔性互联；基于界面异质结构建，强化界面性能，增强电荷提取能力；制备十微米级大面积超透柔性PI导电衬底，优化组件内联集成设计与工艺，开展组件结构优化及轻质低损封装工艺开发。实现300mm×300mm尺寸柔性钙钛矿光伏组件效率≥18%，经封装组件效率衰减绝对值≤1%；弯曲半径5mm和循环弯曲1000次后效率衰减不超过10%。研制的大面积柔性钙钛矿光伏组件有望应用于BIPV、CIPV、卫星/无人机供电装置等诸多领域，对于支撑上海市重点打造的“新能源汽车”、“航空航天”产业及推动“建筑绿色低碳转型”具有十分积极的推动作用。

搭建包含多光学模块的原位钙钛矿薄膜生长检测系统，制备高效率宽带系钙钛矿组件。

该项目以二维异质结体系中光电流产生机理和来源为研究对象，量化和分析由光伏效应、光热电效应、电荷转移效应以及其他各种可能的效应所产生的光电流大小和贡献。确定了器件中光热电效应和光伏效应的贡献大小和位置，并揭示这些物理机制与局域光电行为之间的内在联系和规律。从微观角度上研究这些复杂体系中各种要素对光电器件整体性能所起的作用，为进一步深入研究二维范德华异质结光电器件奠定基础。

基于有机聚合物牺牲层的卷曲技术已成为制备管状光学谐振腔的重要手段之一。本项目拟利用卷曲纳米技术，将具有特殊发光性质的稀土掺杂氧化物材料制备成管状光学谐振腔。该类自卷曲管状微腔兼具稀土离子可见光发射特性及光学谐振腔功能，在实现发射特定波长范围可见光的同时，通过控制谐振腔几何参数调制发射光波，使其在实际应用中更具优势。我们将综合利用Mie散射理论及时域有限元分析方法从理论角度进一步分析该类光学谐振腔的光学特性。本项目拟综合实验及理论研究结果，阐释调制该类光学谐振腔特性的一般规律，并进一步探索利用光学谐振腔的谐振及波导效应，构建微纳探测器和激光器的可能性。此项目的研究成果为实现低成本、低阈值、多色可见光发射微激光器及智能探测微器件研究提出新的研究思路。

钙钛矿太阳能电池效率媲美晶硅电池，然而薄膜在光照、湿热等环境下易降解失活。准二维钙钛矿材料由于含有疏水稳定的有机大阳离子，稳定性远超三维钙钛矿，但目前电池效率距离三维器件还有明显差距。本项目拟从提升钙钛矿体内及界面载流子传输，抑制非辐射复合两方面着手。首先，系统研究有机大阳离子种类、含量，光热后处理工艺影响薄膜结晶和载流子传输的规律；基于机器学习算法筛选光电性能优良的新型准二维钙钛矿材料，制备高质量钙钛矿薄膜。在此基础上，通过共溶剂和溶剂后处理策略实现钙钛矿薄膜表面晶相调控，消除低n值准二维杂相；构筑界面偶极层及parylene绝缘隧穿层实现界面载流子高效收集。最后，结合PL mapping和DLCP方法获得薄膜表面和纵向深度的陷阱态空间分布信息；针对体内及界面缺陷分别采用添加剂和空间电荷分布调控策略，有效抑制非辐射复合损失。制备效率不低于23%的准二维钙钛矿太阳能电池。