【引言】

近些年，溶液法制備有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池受到研究者廣泛的關注。傳統的雜化鈣鈦礦太陽能電池大規模商業化進程中面臨著如下挑戰：1. 鈣鈦礦電池在濕熱條件下容易導致性能衰減;2.碘離子容易從鹵化鉛擴散到金屬電極，導致性能衰減;3.先進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定的晶體結構，因此被認為是一種極具潛力的全無機鈣鈦礦電池材料。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)，導致了溶液法制備的全無機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混合相問題。

【成果簡介】

近日，暨南大學唐群委教授等人在Angew 上發表了一篇名為“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機溴化銫鉛鈣鈦礦薄膜，電池效率高達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%。

【圖文簡介】

圖1：制備流程與對應的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). 對應的全無機鹵化鉛薄膜的頂視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). 不同旋涂次數對應的Cs/Pb原素比例;

(d). 溴化銫鉛鹵化物的晶體結構;

(e). 全無機溴化銫鉛鈣鈦礦太陽能電池的截面SEM圖;

(f). 旋涂不同次數的器件的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(紅線)與不含石墨烯量子點(黑線)的全無機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與光強的對應關系。

圖4：器件性能穩定性測試

(a). 90%濕度，室溫條件下，130天的效率穩定性測試;

(b).濕度為0，80攝氏度情況下，40天的的效率穩定性測試;

【小結】

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鈣鈦礦太陽能電池7.54%的效率。然后，通過石墨烯量子點的修飾，將器件的效率提升至9.72%，并且器件的穩定性也得到較大的提升。該研究在一定程度上促進了鈣鈦礦的商業化進程。