近年來，必讀鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域最活躍的經(jīng)典近期研究，且研究群體不斷壯大，鈣鈦發(fā)文量再創(chuàng)新高。礦太最新的熱門鈣鈦礦太陽能電池效率已超過24%，正在逐漸接近單晶硅26.7%的主題綜述效率記錄，因此鈣鈦礦太陽能電池成為下一代高效低成本光伏技術(shù)的推薦潛力候選者。如此高的材料功率轉(zhuǎn)換效率既來自于鈣鈦礦吸光層制作工藝的改進(jìn)，也來自于選擇性接觸材料的必讀優(yōu)化。事實(shí)上，經(jīng)典近期單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦結(jié)構(gòu)大致包括底部基板、選擇性接觸A、礦太鈣鈦礦吸光層、熱門選擇性接觸B和頂部電極五部分。主題綜述因此，推薦當(dāng)前鈣鈦礦太陽能電池的研究主題主要還是集中在選擇性接觸A、鈣鈦礦吸光層和選擇性接觸B三個(gè)方面。

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由于鈣鈦礦材料獨(dú)特且優(yōu)異的光電性能，鈣鈦礦太陽能電池的電池結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦吸光層組分構(gòu)成、選擇性接觸材料的類型呈現(xiàn)出十分多樣的變化，鈣鈦礦太陽能研究主題也在不斷地細(xì)化。要想系統(tǒng)地了解當(dāng)下最熱門鈣鈦礦研究主題的最新研究進(jìn)展，閱讀好的綜述是一條便捷高效的途徑。本文抓取當(dāng)下最熱門的六個(gè)鈣鈦礦太陽能主題進(jìn)行如下綜述推薦：

主題一、鈣鈦礦缺陷鈍化工程

1、Imperfections and their passivation in halide perovskite solar cells?(DOI:?10.1039/c8cs00853a)

簡(jiǎn)評(píng)：眾所周知，鈣鈦礦薄膜缺陷鈍化可以減少非輻射復(fù)合并抑制離子遷移，這已被證明是進(jìn)一步改善鈣鈦礦太陽能電池效率和穩(wěn)定性的有效途徑。北卡羅萊納大學(xué)黃勁松課題組深入回顧了近期通過缺陷鈍化來提高鈣鈦礦太陽能電池效率和穩(wěn)定性方面的最新進(jìn)展。一方面，多晶鈣鈦礦薄膜中的特定帶電缺陷引起的深位陷阱是主要的非輻射復(fù)合中心，而采用配位鍵合、離子鍵合或化學(xué)轉(zhuǎn)化的鈍化是減輕這些深位陷阱不利影響的有效方法。另一方面，淺位陷阱本身可能對(duì)非輻射復(fù)合貢獻(xiàn)很小，但帶電淺位陷阱的遷移會(huì)導(dǎo)致不利的能帶彎曲、界面反應(yīng)和相分離，進(jìn)而影響載流子抽取效率。因此，消除深位陷阱和減輕淺位點(diǎn)缺陷遷移同等重要。另外，當(dāng)帶電缺陷及表面捕獲的電荷通過鈍化被消除時(shí)，這或許會(huì)減弱庫(kù)侖力對(duì)缺陷電場(chǎng)遷移的排斥使點(diǎn)缺陷從塊體遷移到表面。缺陷鈍化對(duì)鈣鈦礦電池性能和穩(wěn)定性的提升是顯而易見的，但鈍化機(jī)制的完全了解依然懸而未決，很大一部分原因在于一些添加劑的多功能性、系統(tǒng)整體復(fù)雜性和有限的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。由于目前仍無法確定各種缺陷的類型、濃度以及陷阱深度，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)通用高效地鈍化不同制造工藝或組分的鈣鈦礦薄膜。黃勁松教授在功能性有機(jī)分子鈍化多晶鈣鈦礦薄膜方面取得了許多優(yōu)秀成果，這篇綜述恰恰體現(xiàn)了其在缺陷鈍化機(jī)制的深入認(rèn)知。鈍化雖好，但不通用！

2、Defect and Contact Passivation for Perovskite Solar Cells (DOI:?10.1002/adma.201900428)

簡(jiǎn)評(píng)：迄今為止，鈣鈦礦晶格缺陷主要在晶界和表面的間隙、空位、雜質(zhì)和懸掛鍵，這些都會(huì)導(dǎo)致載流子的非輻射復(fù)合和電池開路電壓的下降，阻礙效率的進(jìn)一步提升。目前大多數(shù)報(bào)道的鈍化技術(shù)和材料都是經(jīng)驗(yàn)性的，雖然可以減少鈣鈦礦材料和器件的載流子復(fù)合，但無法量化這些缺陷，因此探索新的專門了解鈍化效果的快速光譜和建模技術(shù)是十分重要的工作。空間電荷限制電流（SCLC）是量化鈣鈦礦單晶及薄膜陷阱密度的最常用方法，但要想精確量化鈍化前后的缺陷密度依然面臨挑戰(zhàn)。相較而言，深能級(jí)瞬態(tài)光譜（DLTS）測(cè)量可以提供一些富有成效的見解，但無法清晰地量化少流子捕獲截面。最后， PL（時(shí)間分辨或穩(wěn)態(tài)）也稱為定性研究鈣鈦礦缺陷的有用工具，但PL研究?jī)H限于輻射重組，對(duì)非輻射部分束手無助。對(duì)鈣鈦礦太陽能電池來說，最關(guān)鍵的參數(shù)可以說是填充因子，這就要求鈍化同時(shí)導(dǎo)致低的電阻和重組損失。因此，更深入地了解影響鈣鈦礦器件接觸電阻率的因素如費(fèi)米能級(jí)、熱電子阻抗，可能提供更具批判性的見解。阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Stefaan De Wolf教授總結(jié)了各種電壓限制機(jī)制的起源，并討論了可能的相應(yīng)緩解策略。此外，有些策略證實(shí)了鈍化接觸可以增加鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性。當(dāng)然，鈍化方案的數(shù)量呈指數(shù)增加，但絕大多數(shù)的鈍化技術(shù)僅針對(duì)一種特定的缺陷愈合。鈍化技術(shù)存在很大局限性的原因在于缺陷精確量化手段的缺失導(dǎo)致鈍化機(jī)制的不明朗。

主題二、疊層鈣鈦礦

1、Wide-Bandgap, Low-Bandgap, and Tandem Perovskite Solar Cells (DOI:?10.1088/1361-6641/ab27f7)

簡(jiǎn)評(píng)：疊層鈣鈦礦太陽能電池就是將寬帶隙鈣鈦礦頂部電池與不同的低帶隙底部電池如Pb/Sn混合鈣鈦礦、晶硅（Si）或銅銦鎵硒（CIGS）等結(jié)合使電池效率高于單結(jié)電池S-Q輻射效率極限（~33％）。托萊多大學(xué)鄢炎發(fā)教授詳細(xì)地總結(jié)寬帶隙（1.7~1.9 eV）和低帶隙（1.1~1.3 eV）鈣鈦礦單結(jié)電池及其串聯(lián)電池的最新研究進(jìn)展，并討論了寬帶隙和低帶隙單結(jié)電池的主要挑戰(zhàn)和問題以及疊層鈣鈦礦電池的局限性展望了疊層鈣鈦礦太陽能電池的未來發(fā)展前景。在過去幾年中，疊層鈣鈦礦電池的效率已經(jīng)超過商用單結(jié)PV技術(shù)，重要的是要開始考慮彌合實(shí)驗(yàn)室器件與商業(yè)模塊之間效率差距的策略。由于各種疊層鈣鈦礦電池的效率不斷被刷新，商業(yè)化問題不可避免，如器件架構(gòu)和沉積方法是否適用大面積模塊制造以及新開發(fā)的方法在是否存在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。傳統(tǒng)的旋涂法顯然是不可取的，理想的路線是真空沉積，其不受粗糙表面和溶劑限制，可適應(yīng)低溫大批量工業(yè)生產(chǎn)。剩下的挑戰(zhàn)就是如何獲得具有不同組分的高品質(zhì)鈣鈦礦薄膜，以及開發(fā)出更穩(wěn)定的疊層鈦礦模塊。實(shí)施強(qiáng)大的封裝是實(shí)現(xiàn)串聯(lián)鈣鈦礦電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性的關(guān)鍵手段，只要穩(wěn)定性問題可以解決，這項(xiàng)串聯(lián)技術(shù)必將對(duì)主流c-Si光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生無可比擬的沖擊。至于鈣鈦礦-CIGS串聯(lián)技術(shù)仍需更多的時(shí)間來檢驗(yàn)。更令人振奮的是，在不久的將來，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池將是鈣鈦礦光伏的終極進(jìn)化，具備超高效率、低成本和柔性。鄢炎發(fā)教授在窄帶隙Pb/Sn混合鈣鈦礦及全鈣鈦礦串聯(lián)電池方面的研究處于全球領(lǐng)先，保持著目前全鈣鈦礦串聯(lián)電池的效率記錄。窄帶隙和寬帶隙鈣鈦礦電池總結(jié)地如此詳細(xì)，難得！

2、Two-Terminal Perovskites Tandem Solar Cells: Recent Advances and Perspectives?(DOI:?10.1002/solr.201900080)

簡(jiǎn)評(píng)：組合1.9 eV/1.0 eV帶隙的兩個(gè)子電池可以實(shí)現(xiàn)42％的最大功率轉(zhuǎn)換效率，遠(yuǎn)超過單結(jié)電池S-Q效率極限。西北工業(yè)大學(xué)黃維教授概述了鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池包括鈣鈦礦-硅、鈣鈦礦-鈣鈦礦和鈣鈦礦-銅銦鎵硒（CIGS）的當(dāng)前情況和最新進(jìn)展。金屬鹵化物鈣鈦礦是串聯(lián)太陽能電池中頂級(jí)子電池的理想選擇。目前，雙端子和四端子鈣鈦礦-Si串聯(lián)太陽能電池分別獲得了28.0%和27.3%的超高效率，而四端子和兩端子全鈣鈦礦串聯(lián)電池也已分別實(shí)現(xiàn)了23.1％和21.0％的高轉(zhuǎn)換效率。鈣鈦礦-硅串聯(lián)電池的理論效率極限為43％，全鈣鈦礦串聯(lián)為39％，因此仍有充足的空間進(jìn)行進(jìn)一步改善。相較于四端子串聯(lián)設(shè)備，雙端子串聯(lián)設(shè)備對(duì)兩個(gè)子電池之間的光學(xué)設(shè)計(jì)和電流匹配提出更高的要求，且復(fù)合層和鈣鈦礦頂部電池的制作不能損壞底部電池也是實(shí)現(xiàn)高效串聯(lián)的關(guān)鍵。鈣鈦礦串聯(lián)電池的主要效率限制是有限的V_oc，它由寬帶隙鈣鈦礦頂部電池產(chǎn)生。大量的研究致力于采用組分、界面、光學(xué)和架構(gòu)工程的綜合策略來最小化V_oc損失。鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，需要考慮以下關(guān)鍵問題：1）優(yōu)化低E_g鈣鈦礦底部電池提高效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性；2）優(yōu)化寬E_g鈣鈦礦頂部電池改進(jìn)J_sc和V_oc；3）減少光學(xué)損耗，包括寄生吸收和反射損耗；4）開發(fā)低方阻和高透明度的TCO；5）最小化復(fù)合層損耗。雖然雙端子串聯(lián)電池的制作難度和設(shè)計(jì)復(fù)雜度高于四端子串聯(lián)設(shè)備，但雙端子串聯(lián)電池代表著疊層鈣鈦礦電池的未來。

主題三、全無機(jī)鈣鈦礦

1、Recent progress of inorganic perovskite solar cells (DOI:?10.1039/C9EE01479A)

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簡(jiǎn)評(píng)：全無機(jī)鈣鈦礦優(yōu)異的熱穩(wěn)定性吸引了眾多的關(guān)注。香港理工大學(xué)嚴(yán)鋒總結(jié)和討論了近期不同組分全無機(jī)鈣鈦礦的研究進(jìn)展。在全無機(jī)鈣鈦礦研究中，無機(jī)鉛基鈣鈦礦取得的成就最大。其中，CsPbBr₃具有最寬帶隙（E_g~2.3 eV），在熱、濕、氧氣和紫外線條件下最穩(wěn)定，而CsPbI₃擁有最窄帶隙（E_g~1.7 eV），但在室溫空氣中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。因此，混鹵鈣鈦礦CsPbIBr₂（E_g~2.0 eV）和CsPbI₂Br（E_g~1.9 eV）可以兼顧帶隙和穩(wěn)定性。目前為止，CsPbBr₃、CsPbIBr₂、CsPBI₂Br和CsPbI₃基全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的最高效率分別為9.43％、10.71％、16.2％和17.06％，接近S-Q效率極限的60％，預(yù)計(jì)未來可能更高。無鉛錫基鈣鈦礦如CsSnI₃（E_g~1.3 eV），雖然具有很窄的帶隙和綠色的組分，但Sn²⁺易氧化導(dǎo)致電池僅能實(shí)現(xiàn)4.81％的最佳效率。另外，雙金屬鹵化鈣鈦礦雖是化學(xué)穩(wěn)定的無鉛鈣鈦礦材料，但這些材料表現(xiàn)的性能實(shí)在太差。因此在未來的研究中，鉛基無機(jī)鈣鈦礦研究仍是主導(dǎo)，CsPbI₃基電池的效率甚至可能超過20％，但CsPbI₃的相位穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)，急需開發(fā)新的有效相穩(wěn)定方法如組分和維度工程、晶粒控制和表面鈍化等。摻溴混鹵鈣鈦礦可能需要通過B位元素?fù)诫s使帶隙變窄。對(duì)于無鉛錫基鈣鈦礦電池，最重要的是必須克服器件Voc損失，這主要還是降低鈣鈦礦薄膜內(nèi)部高缺陷密度，也就是說要大大抑制輕松的Sn²⁺空位和氧化。進(jìn)一步地，大面積制備全無機(jī)鈣鈦礦和柔性無機(jī)鈣鈦礦電池的研究仍然十分缺乏。鈣鈦礦QDs墨水可能是大面積和靈活設(shè)備的優(yōu)質(zhì)選擇。總之，全無機(jī)鈣鈦礦尤其是CsPbX₃的效率取得了前所未有的進(jìn)步，且表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，這些寬帶隙材料是疊層鈣鈦礦電池頂部子電池的不錯(cuò)選擇。可以說，全無機(jī)鈣鈦礦是當(dāng)下最熱門的鈣鈦礦研究主題，優(yōu)缺點(diǎn)同樣突出。

2、Untapped Potentials of Inorganic Metal Halide Perovskite Solar Cells (DOI:?10.1016/j.joule.2019.02.002)

簡(jiǎn)評(píng)：在眾多鈣鈦礦穩(wěn)定性指標(biāo)中，熱穩(wěn)定性是一項(xiàng)相對(duì)缺乏的關(guān)鍵性指標(biāo)，而全無機(jī)鈣鈦礦如CsPbI_xBr_3-x具備的優(yōu)異熱穩(wěn)定性恰恰滿足這一點(diǎn)。新南威爾士大學(xué)Anita Ho-Baillie教授系統(tǒng)地總結(jié)了當(dāng)前各類全無機(jī)鈣鈦礦電池的近期效率改進(jìn)，并對(duì)CsPbI_xBr_3-x基鈣鈦礦電池的效率極限進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，揭示了全無機(jī)鈣鈦礦巨大的效率潛力。目前，有機(jī)鉛鹵鈣鈦礦電池的最佳效率達(dá)到了S-Q效率極限的75％，短路電流為S-Q極限值的93％，F(xiàn)F和V_oc則為S-Q極限值的81％。如果無機(jī)鈣鈦礦電池匹配上述的性能輸出值，那么CsPbI₃、CsPbI₂Br和CsPbIBr₂的改進(jìn)效率有望分別達(dá)到21.7％、19.0％和16.6％。明顯地，當(dāng)前全無機(jī)鈣鈦礦的低載流子壽命和高表面復(fù)合限制了這些電池的Voc和FF，使它們的性能限制在理論效率的60％。適當(dāng)?shù)膫鬏攲釉O(shè)計(jì)，增加吸光層厚度，降低表面復(fù)合速度（103 cm/s），并提高壽命（10 ms）是提高效率的有效策略，預(yù)計(jì)將效率提高到理論效率極限的80％以上。除了效率提升外，CsPbI_xBr_3-x的相不穩(wěn)定性和鉛毒性問題不可忽視。總體來說，全無機(jī)鈣鈦礦還是顯示出巨大的效率改進(jìn)潛力，引領(lǐng)著鈣鈦礦太陽能電池研究的新一極。

主題四、鈣鈦礦維度工程

1、Dimensional tailoring of hybrid perovskites for photovoltaics (DOI: 10.1038/s41578-018-0065-0)

簡(jiǎn)評(píng)：相較于3D混合鈣鈦礦，2D混合鈣鈦礦具有更高的水分穩(wěn)定性，可以提供穩(wěn)定的鈣鈦礦光伏器件。此外，2D混合鈣鈦礦能夠通過組分工程調(diào)節(jié)其結(jié)構(gòu)和光電特性。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授討論了2D鈣鈦礦的最新技術(shù)，并概述了結(jié)構(gòu)和材料工程方面的光學(xué)和光子物理特性。此外，本文還討論了3D鈣鈦礦的近期發(fā)展和局限性并評(píng)估2D鈣鈦礦相對(duì)穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。最后，回顧了2D/3D鈣鈦礦的最新成果，并認(rèn)為這是一種同時(shí)提高鈣鈦礦電池效率和穩(wěn)定性的有效方法。2D/3D鈣鈦礦存在幾個(gè)關(guān)鍵問題需要解決：首先，面外薄膜生長(zhǎng)策略是需要獲得良好排列的2D鈣鈦礦以改善這些材料的電荷傳輸性能。其次，控制2D/3D混合鈣鈦礦的內(nèi)部界面對(duì)齊對(duì)于優(yōu)化電荷運(yùn)輸和收集至關(guān)重要。只有控制2D無機(jī)骨架與3D鈣鈦礦的垂直取向形成有效界面才能保證光生載流子的順暢傳輸。目前這方面的研究十分匱乏。另外，使用2D鈣鈦礦層作為阻水屏障也可能改善鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性，但這必須不能影響電池效率。當(dāng)然，組分工程也可以進(jìn)一步改進(jìn)2D/3D混合鈣鈦礦的性能，這種方法可用于調(diào)節(jié)2D鈣鈦礦的能級(jí)水平以實(shí)現(xiàn)2D/3D界面能級(jí)處齊。功能化2D鈣鈦礦陽離子有望開啟從3D架構(gòu)向2D/3D/2D梯度架構(gòu)鈣鈦礦過渡的新領(lǐng)域。因此，使用2D鈣鈦礦作為3D鈣鈦礦的保護(hù)層可以很好地發(fā)揮3D鈣鈦礦高效率和2D鈣鈦礦高穩(wěn)定性的協(xié)同作用。2D/3D混合維鈣鈦礦吸光劑或許是未來實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦電池高效高穩(wěn)定性的不二選擇。

2、Two-Dimensional Hybrid Halide Perovskites: Principles and Promises?(DOI:?10.1021/jacs.8b10851)

簡(jiǎn)評(píng)：從有機(jī)-無機(jī)混合鈣鈦礦發(fā)展史來看，2D鈣鈦礦的研究遠(yuǎn)早于3D鈣鈦礦。西北大學(xué)Mercouri G. Kanatzidis追溯了早期2D鈣鈦礦的研究報(bào)道，并根據(jù)目前取得的研究成果證明2D鹵化物鈦鈣鈦礦已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，促進(jìn)了高性能光電器件的蓬勃發(fā)展。透過2D鹵化物鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)演化視角對(duì)各種2D結(jié)構(gòu)材料分類，探究它們不尋常的物理性質(zhì)。2D鹵化鈣鈦礦系列是一個(gè)檢查新物理化學(xué)原理的好平臺(tái)，其模塊化結(jié)構(gòu)序列增加了額外的結(jié)構(gòu)靈活性，并允許合理的材料設(shè)計(jì)開發(fā)。通過改變內(nèi)部化學(xué)“壓力”或外部應(yīng)力，2D鹵化鈣鈦礦的光電特性可以隨意改變，無論是永久性的還是暫時(shí)性的，為定制材料提供了巨大的機(jī)會(huì)。到目前為止，大多數(shù)2D鈣鈦礦的性質(zhì)高度依賴于無機(jī)對(duì)應(yīng)物，有機(jī)陽離子功能化將開啟新的發(fā)現(xiàn)之門。2D鈣鈦礦材料憑借大體積有機(jī)陽離子的疏水特性一躍成為耐濕性鈣鈦礦太陽能電池研究焦點(diǎn)，且當(dāng)前2D鈣鈦礦太陽能電池的效率已到達(dá)~17%，但大多數(shù)2D鈣鈦礦的有機(jī)陽離子選擇有限，設(shè)計(jì)定制功能化大體積有機(jī)陽離子有望進(jìn)一步改善電池的效率和穩(wěn)定性。

主題五、電荷傳輸層

1、Metal Oxide Charge Transport Layers for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells (DOI:?10.1002/adfm.201900455)

簡(jiǎn)評(píng)：金屬氧化物因低成本、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和高效率等優(yōu)點(diǎn)而成為最適合鈣鈦礦太陽能電池的電荷傳輸材料。韓國(guó)化學(xué)技術(shù)研究所Sang Il Seok概括了當(dāng)前鈣鈦礦電池中使用的金屬氧化物電子和空穴傳輸材料，并回顧了金屬氧化物電子傳輸材料從早期的TiO₂發(fā)展至最近的SnO₂，器件結(jié)構(gòu)從介孔結(jié)構(gòu)向平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。另外也對(duì)NiO_x和Cu_xO金屬氧化物空穴傳輸材料進(jìn)行有限的概述。最理想的穩(wěn)定低成本鈣鈦礦電池是電荷傳輸層完全由金屬氧化物組成，但這些電池的效率遠(yuǎn)低于使用有機(jī)或聚合物空穴傳輸材料。因此，未來改進(jìn)金屬氧化物電荷傳輸材料應(yīng)從低溫溶液加工性、優(yōu)異的光電性能、匹配鈣鈦礦的能級(jí)、對(duì)鈣鈦礦前體液優(yōu)異的潤(rùn)濕性以及與鈣鈦礦的強(qiáng)界面相互作用等幾方面著手，解決這些問題有望實(shí)現(xiàn)基于全金屬氧化物電荷傳輸材料的高性能鈣鈦礦電池。順式鈣鈦礦電池中n型半導(dǎo)體氧化物的發(fā)展十分迅速，尤其是SnO₂電子傳輸材料取得了前所未有的進(jìn)步。

2、Efficiency vs. stability: dopant-free hole transporting materials towards stabilized perovskite solar cells(DOI:?10.1039/C9SC01184F)

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簡(jiǎn)評(píng)：實(shí)際上,摻雜電荷選擇性層誘導(dǎo)鈣鈦礦降解的問題日益凸顯。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授概述了近期基于摻雜或非摻雜分子型和聚合物型空穴傳輸材料（HTM）的鈣鈦礦電池最高性能，空穴傳輸材料數(shù)量超過400種，并呈現(xiàn)空穴傳輸材料分子結(jié)構(gòu)的變化如不同的原子、不同的官能團(tuán)、取代位置的變化或π-共軛體系的長(zhǎng)度變化對(duì)可以鈣鈦礦太陽能電池光伏性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。對(duì)于高效的鈣鈦礦電池，HTM與鈣鈦礦良好的的能級(jí)對(duì)齊是至關(guān)重要的：既要保證高效的空穴的注入，又要具備有益的電子阻擋。理想的HTM也應(yīng)具有高空穴遷移率和足夠的電導(dǎo)率。HTM應(yīng)具有很好的可溶性且不需要強(qiáng)極性和質(zhì)子溶劑以防止溶解鈣鈦礦層。此外，高的熱穩(wěn)定性、光化學(xué)穩(wěn)定性以及疏水性也是HTM的期望性質(zhì)，這有助于增強(qiáng)鈣鈦礦電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。最后，不可忽視的一點(diǎn)是HTM需要簡(jiǎn)單的合成和純化來制備以降低成本。總之，空穴傳輸材料的研究是鈣鈦礦電池最持久的研究主題之一，從早期的摻雜型HTM開發(fā)到近期十分活躍的非摻雜型HTM研究，數(shù)以千計(jì)的HTM被應(yīng)用到鈣鈦礦電池中。顯然地，非摻雜型HTM逐漸成為HTM開發(fā)的大趨勢(shì)。

主題六、穩(wěn)定性

1、Understanding Degradation Mechanisms and Improving Stability of Perovskite Photovoltaics (DOI:?10.1021/acs.chemrev.8b00336)

簡(jiǎn)評(píng)：“穩(wěn)定性”已經(jīng)成為鈣鈦礦電池研究最為集中的主題，斯坦福大學(xué)Michael D. McGehee教授探討了金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池暴露于水分、氧氣、光、熱量、機(jī)械應(yīng)力和反向偏壓時(shí)的降解機(jī)制，并呼吁更多地關(guān)注運(yùn)用復(fù)雜的表征實(shí)驗(yàn)來詳細(xì)了解鈣鈦礦太陽能電池降解機(jī)制，以快速篩查出最佳效率和穩(wěn)定性的組合。另外，結(jié)合多種改進(jìn)穩(wěn)定性的策略如調(diào)整鈣鈦礦組分、引入疏水性涂層、用碳或透明導(dǎo)電氧化物代替金屬電極以及封裝等有望使鈣鈦礦太陽能電池的使用壽命超過25年。最后，急需快速開發(fā)加速老化測(cè)試方案來檢驗(yàn)高效鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性。現(xiàn)在幾乎所有的鈣鈦礦太陽能電池表征中都會(huì)包含穩(wěn)定性測(cè)試數(shù)據(jù)，但穩(wěn)定性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)不足以反映電池的真實(shí)面貌。因此，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或許才是解決鈣鈦礦電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題的當(dāng)務(wù)之急。

2、Intrinsic Instability of Inorganic–Organic Hybrid Halide?Perovskite Materials (DOI:?10.1002/adma.201805337)

簡(jiǎn)評(píng)：眾所周知，混合鉛鹵鈣鈦礦的內(nèi)在穩(wěn)定性不是很高，其有機(jī)組分受到潮濕、光照或高溫的影響產(chǎn)生化學(xué)不穩(wěn)定。幸運(yùn)的是，混合鉛鹵鈣鈦礦具有很高的耐受性，摻雜或添加不同陽離子和陰離子就能改變其物理性質(zhì)，更多表現(xiàn)出改善的性質(zhì)。蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)Sang Il Seok教授從晶相和化學(xué)穩(wěn)定性方面對(duì)混合鉛鹵鈣鈦礦的內(nèi)在不穩(wěn)定性進(jìn)行總結(jié)。首先，建議用化學(xué)穩(wěn)定的FA代替MA。此外，穩(wěn)定α-FAPbI₃晶相的添加劑應(yīng)該回避MA。MA不可取的原因在于MA⁺陽離子在鈣鈦礦薄膜加工過程和電池工作條件下會(huì)碎裂產(chǎn)生H、CH₂、CH₃、CH₄、NH₂、NH₃和CH₃NH₂，這些帶電副產(chǎn)物很容易遷移到無機(jī)晶格并與鹵化物陰離子和Pb²⁺陽離子反應(yīng)。此外， MA上氫原子也會(huì)發(fā)生離解并導(dǎo)致缺陷形成，氫原子逃逸后形成如H⁺，H⁰和H^-物質(zhì)，而這些氫物種與周圍分子、原子和離子會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)。總之，鹵化物鈣鈦礦的本征化學(xué)不穩(wěn)定性主要源于MA⁺陽離子。想要解決鈣鈦礦的本征不穩(wěn)定性，首先剔除MA組分。

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材料人報(bào)告|2019年第一季度鈣鈦礦太陽能電池研究詳情分析

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