近年来，金属卤化物类钙钛矿材料因其优异的物理特性，如较高的载流子迁移率，高的光吸收系数，高的缺陷容忍度等备受关注，所制备的光电转换器件具有优异的性能，成为最热门的研究领域之一。光电转换器件的主要应用方向包括光电探测器和太阳能电池。目前，钙钛矿光电探测器的探测灵敏度在不断提高，波段从近红外-可见光-紫外，再到高能射线。同时，钙钛矿太阳能电池的效率也稳步提升，器件稳定性也有了长足的进步。但如何拓展钙钛矿光电转换器件的应用领域，还需针对性的对钙钛矿材料结构进行设计与开发。

面向昼夜成像领域需求的光电探测器，姚凯教授课题组在Nat. Commun. 上发表论文，通过采用基于Pb−Sn合金单晶且具有垂直带隙梯度结构的钙钛矿光电探测器来解决这些挑战，该探测器在不同偏置下呈现可变光谱响应，并将红外检测范围扩展至接近1100 nm。利用梯度结构在迁移率和内建电场上的优势，该钙钛矿光电探测器展现了177 dB的宽线性动态范围。进一步，开发了一个不需要红外截止滤光片去除的成像模块原型，该原型在红外干扰下表现出优良的色彩保真度。该工作由吉林大学、南昌大学、香港理工大学、复旦大学等多个课题组紧密合作完成，南昌大学姚凯教授为本工作唯一通讯作者。

面向高效率的钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，姚凯教授课题组在Cell期刊旗下能源类大子刊Joule 上发表文章，该研究提出了通过真空法在大绒面底部沉积三维钙钛矿缓冲层，缓冲层与顶部钙钛矿吸收层层形成垂直三维/三维应变钙钛矿异质结来调节微米绒面上钙钛矿的残余应力。文章揭示了缓冲层钙钛矿有利于顶部三维钙钛矿薄膜的择优生长以及降低表面的缺陷态复合速率、更快的电荷抽取速率，同时在界面处形成增加内建电势，提升界面能量损失。基于应变钙钛矿异质结的钙钛矿/晶硅叠层实现了认证的31.5%的稳态效率。论文通讯作者为苏州迈为科技股份有限公司郁操，香港理工大学黄海涛教授和南昌大学姚凯教授。南昌大学为第一单位。

此外，课题组还设计了一种通过动态喷涂双功能分子的表面钝化策略，结合了在常规绒面衬底表面上提供保型覆盖和抑制相变的优点。该动态喷涂双功能分子表面的表面钝化策略可应用于常规绒面的工业级晶硅上制备钙钛矿薄膜。相关工作发表在 Angew. Chem. Int. Ed.  2024,  63 , 202407151，南昌大学为第一单位，姚凯教授为本工作唯一通讯作者。