近日，材料与化学工程学院青年教师李炯与河南大学、重庆工商大学、华南理工大学合作，在材料领域国际知名学术期刊《Rare Metals》（影响因子11.0）上发表题为“Vertically oriented single-layer grains for highly bifunctional perovskite photovoltaic light-emitting device”（《垂直取向的单层晶粒制备高性能的钙钛矿光伏发光器件》）的高水平研究论文。郑州轻工业大学为第一署名单位，我校陈凤华教授、河南大学段程皓教授、重庆工商大学古兴兴教授和华南理工大学严克友教授为共同通讯作者，材料与化学工程学院青年教师李炯博士为第一作者。

实现兼具光伏(PV)与发光二极管(LED)功能的双功能钙钛矿器件，关键在于精确调控晶粒结构以构建双载流子传输路径。本研究将磺胺胍(SG)分子引入钙钛矿溶液，重构了FAPbI₃薄膜的结晶动力学，进而形成垂直单层晶粒结构。其中，胍基(-NH-C(=NH)-NH₂-)与磺酰胺基(-SO₂-NH-)协同构建了连续的载流子通道：前者通过与Pb²⁺配位桥接相邻晶粒，后者则与FA⁺阳离子形成氢键。这种贯穿厚度的传输结构，在增强面外电荷传输的同时实现了双向功能，使载流子迁移率提升约一个数量级。最终，器件的外量子效率(EQE)从14.4%提高至25.8%，并创下1.10 V的超低开启电压纪录，在500 mA cm^-2电流下EQE衰减低于20%，且光伏效率达到12.58%。本研究证明，贯穿厚度的传输结构工程是发展单片集成光电子系统的关键策略。

本研究得到了河南省科技攻关项目、校博士基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1002/rar2.70181