【引言】

近些年，溶液法制備有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池受到研究者廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池大規(guī)模商業(yè)化進(jìn)程中面臨著如下挑戰(zhàn)：1. 鈣鈦礦電池在濕熱條件下容易導(dǎo)致性能衰減;2.碘離子容易從鹵化鉛擴(kuò)散到金屬電極，導(dǎo)致性能衰減;3.先進(jìn)空穴傳輸材料的高成本。

溴化銫鉛鈣鈦礦在濕熱條件下仍然保持較高的載流子遷移率與穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，因此被認(rèn)為是一種極具潛力的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦電池材料。然而，由于溶液法制備的溴化銫鉛鈣鈦礦薄膜中總是存在多種混合相(CsBr 和Cs4PbBr6)，導(dǎo)致了溶液法制備的全無(wú)機(jī)溴化銫鉛鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率低下。因此要獲得高效率的溴化銫鉛鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，首先就得解決鈣鈦礦薄膜中的混合相問題。

【成果簡(jiǎn)介】

近日，暨南大學(xué)唐群委教授等人在Angew 上發(fā)表了一篇名為“High-Purity Inorganic Perovskite Films for Solar Cells with 9.72% Efficiency”的文章。該研究通過多步溶液法制備出高純無(wú)機(jī)溴化銫鉛鈣鈦礦薄膜，電池效率高達(dá)9.72%， 并且在90%濕度，常溫條件效率保持在87%，或者0濕度，80℃下效率保持90%。

【圖文簡(jiǎn)介】

圖1：制備流程與對(duì)應(yīng)的SEM圖

(a). 薄膜旋涂流程;1)FTO 2)c-TiO2 3)m-TiO2 4)PbBr2;

(b). 多步溶液法旋涂CsBr;

(c， d). 對(duì)應(yīng)的全無(wú)機(jī)鹵化鉛薄膜的頂視SEM圖，俯視SEM圖;

圖2：溴化銫鉛薄膜的相轉(zhuǎn)變

(a-b). 溴化銫鉛薄膜(旋涂n次，n=1-6)在11-30°(a)和15-22°(b)范圍的XRD譜峰;

(c). 不同旋涂次數(shù)對(duì)應(yīng)的Cs/Pb原素比例;

(d). 溴化銫鉛鹵化物的晶體結(jié)構(gòu);

(e). 全無(wú)機(jī)溴化銫鉛鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的截面SEM圖;

(f). 旋涂不同次數(shù)的器件的J-V曲線(f)和IPCE曲線(g);

圖3：器件性能表征

(a). 含石墨烯量子點(diǎn)(紅線)與不含石墨烯量子點(diǎn)(黑線)的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的J-V曲線;

(b). 純溴化銫鉛薄膜與石墨烯量子點(diǎn)修飾后的溴化銫鉛薄膜的PL譜;

(c). 兩種器件的Jsc和Voc與光強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4：器件性能穩(wěn)定性測(cè)試

(a). 90%濕度，室溫條件下，130天的效率穩(wěn)定性測(cè)試;

(b).濕度為0，80攝氏度情況下，40天的的效率穩(wěn)定性測(cè)試;

【小結(jié)】

研究者通過多步溶液法制備出高純的溴化銫鉛鈣鈦礦薄膜，用于制備的無(wú)空穴傳輸層的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池7.54%的效率。然后，通過石墨烯量子點(diǎn)的修飾，將器件的效率提升至9.72%，并且器件的穩(wěn)定性也得到較大的提升。該研究在一定程度上促進(jìn)了鈣鈦礦的商業(yè)化進(jìn)程。