2025年8月11日，国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》在线发表了云南师范大学能源与环境科学学院杨鑫课题组钙钛矿太阳能电池晶格领域取得的最新研究成果《Crown ethers with tuned cavity sizes for lattice-matched passivation in inverted perovskite solar cells》（中国科学院一区TOP，影响因子IF=13.4）论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163561，云南师范大学能源与环境科学院、深圳科技大学、北京科技大学为共同通讯作者单位，论文第一作者为云南师范大学能源与环境科学院硕士研究生辛敏，通讯作者为杨鑫副教授。

Abstract

Surface passivation in perovskite films necessitates a facet-specific strategy, particularly in inverted (p-i-n) perovskite solar cells (PSCs) where n-type passivation is critical for minimizing energy loss at the perovskite/electron transport layer interface. To address defect-prone (012) facets, which dominate in our perovskite films, we introduced a lattice-matched passivation approach using crown ethers with tailored cavity sizes. By a combination of first-principles calculations and grazing-incidence X-ray diffraction (GIXRD) characterization, we demonstrated that dibenzo-15-crown-5 (DB15C5), with a five‑oxygen-bordered cavity, optimally aligned with the Pb-I-Pb framework of (012) facets, preventing bond distortion and surface reconstruction. Our findings showed that DB15C5-passivated inverted NiOX-based PSCs achieved a remarkable efficiency of 25.08 %. The lattice-matched passivation significantly reduced surface defects, upshifted the Fermi level, and enhanced interfacial energy alignment. Additionally, the hydrophobic crown ether moieties improved humidity and temperature resistance. Following over 1000 h aging, unencapsulated PSCs retained 85 % and 84 % of initial efficiency under humid environment (RH = 30 %–40 %) and 65 °C with one sun illumination condition, respectively. The high efficiency and long-term stability underscored the synergy between cavity-size precision and facet-specific defect mitigation. This work pioneered the critical role of lattice-matched passivation in passivator design, and provided a novel framework for perovskite surface passivation.

扩展阅读：

https://solar.ynnu.edu.cn/info/1187/3106.htm

杨鑫

材料学，副教授，硕士生导师

学术任职及兼职

暂无

主要招生专业：

材料、物理、化学、能源动力相关专业

主要研究方向：

1. 多元氧化物纳米材料的制备、结构及性能研究

2. 光催化材料的制备、结构及性能研究

3. 水分解制氢

学历及研究简历：

2009年9月-2014年6月，浙江大学，博士，材料学专业

2015年2月-2018年1月，浙江大学，博士后，化学工程与技术

2018年3月-至今，云南师范大学，能源与环境科学学院，副教授

近三年代表论文和著作：

1. Xin Yang, RongGuang Zeng, ZhaoHui Ren^*, YanFei Wu, Xing Chen, Ming Li, JiaLu Chen, RuoYu Zhao, DiKui Zhou, ZhiMin Liao, He Tian, YunHao Lu, Xiang Li, JiXue Li, GaoRong Han^*, Single-Crystal BiFeO₃ Nanoplates with Robust Antiferromagnetism, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (6): 5785-5792.

2. H.D. Song, Y.F. Wu, X. Yang, Z. Ren, X. Ke, M. Kurttepeli, G.V. Tendeloo, D. Liu, H.-C. Wu, B. Yan, X. Wu, C.-G. Duan, G. Han, Z.M. Liao, D. Yu, Asymmetric Modulation on Exchange Field in a Graphene/BiFeO₃ Heterostructure by External Magnetic Field, Nano Letter, 2018, 18 (4): 2435-2441.

3. Song, H.D.; Zhu, P.F.; Yang, X.; Qin, M.; Ren, Z.; Duan, C.G.; Han, G.; Liao, Z.-M.; Yu, D. Electrical control of magnetic proximity effect in a graphene/multiferroic heterostructure. Appl. Phys. Lett. 2018, 113 (18), 183101.

4. Tongzhou Chen, Liang Bao, Yiran Zheng, Xin Yang, Luoyuan Ruan,Yong Liu*, Gang Xu* and Gaorong Han, Hydrothermal synthesis of perovskite CaTiO₃ tetragonal microrods with vertical V-type holes along the [010] direction, CrystEngComm, 2019, 21(32), 4763–4770.

5. Wan Jiang, Tongshuai, Huangfu, Xin Yang, Liang Bao, Yong Liu,*Gang Xu * and Gaorong Han, Surfactant-free hydrothermal synthesis of hierarchical flower-like Bi₂WO₆ mesosphere nanostructures with excellent visible-light photocatalytic activity, CrystEngComm,2019,41(21), 6293-6300.

6. Wan Jiang, Tongzhou Chen, Xin Yang, Luoyuan Ruan, Yong Liu*, Xianqian Meng, Gang Xu*, Gaorong Han, SurfactantFree Synthesis of SingleCrystalline Bi₄Ti₃O₁₂ Nanosheets with Excellent VisibleLight Photocatalytic Activity, Catalysis Surveys from Asia,2019,4(23), 322-331.

近五年获奖成果和荣誉称号：

1. 2019年入选云南省青年人才专项

2. 2021年荣获全国农业工程类专业青年教师教学基本功大赛二等奖

3. 2020年荣获云南师范大学青年教师课堂教学比赛三等奖

4. 讲授课程《新能源材料与器件制备技术》《材料科学基础》荣获校级过程性评价优秀课程

6. 指导本科生荣获本科生优秀毕业论文、获多项国家级省级创新项目

近三年主持的国家级或百万以上其他项目：

1. 云南省“兴滇英才支持计划” 青年人才专项项目《XXXX》（主持），经费70万元2022.07-2027.06

2. 云南省基础研究计划面上项目，《新型BiFeO₃/Bi₂WO₆分层结构复合材料的可控制备及性能研究》，项目批准号：202001AT070086，经费10万元，在研，主持，2020.06—2023.05

近三年主持的教学教改及省级以上教学质量工程：

暂无

近三年主讲课程（研究生、本科生）：

主讲本科生课程《材料科学基础》、《新能源材料与器件制备技术》

联系方式：

yangxinzju@qq.com

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