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化學所在無機鈣鈦礦太陽能電池制備方面獲進展

發布時間：2022/7/7 9:56:42編輯：Ma Liang
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　　近年來，鈣鈦礦材料由于優異的光電特性和溶液加工性能，在光伏等光電子領域受到關注。目前，有機-無機混合鈣鈦礦太陽能電池的最高光電轉化效率已超過約25%，與商業化的多晶硅太陽能電池性能相當，進一步提高器件效率和穩定性是鈣鈦礦電池走向商業化的關鍵。

　　中國科學院化學研究所綠色印刷宋延林課題組在有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池制備及性能研究方面開展了研究，利用有機陽離子置換方法實現一維到三維鈣鈦礦的原位轉化，獲得大面積和高質量的鈣鈦礦薄膜，器件的光伏性能得到明顯提高（Adv. Mater. 2018, 30, 1804454）；利用甲胺氣體液化鈣鈦礦薄膜，再通過控制甲胺氣體揮發，首次實現了在二氧化鈦基底上形成由毫米級單晶鈣鈦礦晶粒構成的大面積鈣鈦礦薄膜（Nat. Commun. 2020, 11, 5402）；此外，在提高錫基鈣鈦礦電池性能和穩定性方面也取得進展（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6688）。

　　由于有機-無機雜化鈣鈦礦中存在有機陽離子，薄膜的熱穩定性差，影響器件的光伏性能和壽命。無機銫離子代替有機陽離子制備全無機鈣鈦礦電池具有重要意義。近日，課題組在全無機鉛鈣鈦礦薄膜制備和光伏電池研究方面取得了新進展�？蒲腥藛T采用PbI2、CsI 和二甲基碘化銨（DMAI）作為前驅體，采用真空輔助熱退火的方法制備了CsPbI3鈣鈦礦薄膜。研究通過調節退火過程中的環境壓力，平衡鈣鈦礦薄膜轉變過程中有機副產物的產生和釋放速度，促進鈣鈦礦的成核和結晶以及降低薄膜內缺陷態密度和提高載流子壽命，器件的光伏性能得到明顯提高，光電轉化效率從17.26%提高至20.06%，且電池的穩定性明顯改善。

　　相關研究成果發表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家自然科學基金、科技部、中科院及北京市自然科學基金的支持。