【引言】
近些年，暨南溶液法制備有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池受到研究者廣泛的大學(xué)電池關(guān)注。傳統(tǒng)的高純鈣鈦雜化鈣鈦礦太陽能電池大規(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)空穴傳輸材料的無機(jī)高成本。
溴化銫鉛鈣鈦礦在濕熱條件下仍然保持較高的礦薄載流子遷移率與穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，因此被認(rèn)為是膜太一種極具潛力的全無機(jī)鈣鈦礦電池材料。然而，材料由于溶液法制備的暨南溴化銫鉛鈣鈦礦薄膜中總是存在多種混合相（CsBr 和Cs4PbBr6），導(dǎo)致了溶液法制備的大學(xué)電池全無機(jī)溴化銫鉛鈣鈦礦太陽能電池效率低下。因此要獲得高效率的高純鈣鈦溴化銫鉛鈣鈦礦太陽能電池，首先就得解決鈣鈦礦薄膜中的無機(jī)混合相問題。
【成果簡介】
近日，礦薄暨南大學(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”的膜太文章。該研究通過多步溶液法制備出高純無機(jī)溴化銫鉛鈣鈦礦薄膜，材料電池效率高達(dá)9.72%, 并且在90%濕度，暨南常溫條件效率保持在87%，或者0濕度，80℃下效率保持90%。
【圖文簡介】
圖1：制備流程與對應(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). 對應(yīng)的全無機(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). 全無機(jī)溴化銫鉛鈣鈦礦太陽能電池的截面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）的全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的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)的對應(yīng)關(guān)系。
圖4：器件性能穩(wěn)定性測試
(a). 90%濕度，室溫條件下，130天的效率穩(wěn)定性測試；
(b).濕度為0，80攝氏度情況下，40天的的效率穩(wěn)定性測試；
【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，用于制備的無空穴傳輸層的全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池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。
文獻(xiàn)鏈接：High-Purity Inorganic Perovskite Films for Solar Cells with 9.72% Efficiency （Angew, 2018, DOI: 10.1002/anie.201800019）
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