最近，韓國全北國立大學Yoon-BongHahn等研究者為了解決由于鈣鈦礦材料降解導致的穩(wěn)定性問題提出一個新方法：基于鈣鈦礦/銀納米顆粒錨定的還原氧化石墨烯（Ag-rGO）復合物制備鈣鈦礦太陽能電池。他們發(fā)現(xiàn)活性層中的Ag-rGO不僅阻礙破壞性的離子遷移及擴散，而且會加速電荷傳輸及提高器件的熱穩(wěn)定性及光穩(wěn)定性，從而提升鈣鈦礦太陽能電池的長期穩(wěn)定性。

最近，韓國全北國立大學Yoon-BongHahn等研究者為了解決由于鈣鈦礦材料降解導致的穩(wěn)定性問題提出一個新方法：基于鈣鈦礦/銀納米顆粒錨定的還原氧化石墨烯（Ag-rGO）復合物制備鈣鈦礦太陽能電池。他們發(fā)現(xiàn)活性層中的Ag-rGO不僅阻礙破壞性的離子遷移及擴散，而且會加速電荷傳輸及提高器件的熱穩(wěn)定性及光穩(wěn)定性，從而提升鈣鈦礦太陽能電池的長期穩(wěn)定性。

銀-石墨烯顆粒提升鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性

本文中作者采用的太陽能器件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1a所示，總體還是采用介孔結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)，截面電鏡示意圖如圖1b所示。因為鈣鈦礦材料中的離子和分子中，碘離子的直徑最小，為0.412nm，即便如此也不能穿透復合材料中的晶格常數(shù)為0.246nm的石墨烯片。石墨烯片的存在可以阻止鈣鈦礦層中的離域離子運動，從而抑制缺陷的產(chǎn)生和降解。

作者對于含Ag-rGO和不含Ag-rGO的鈣鈦礦活性材料進行了加熱老化實驗。結(jié)果表明，加入Ag-rGO后的鈣鈦礦穩(wěn)定性大大提高，而未加入Ag-rGO的鈣鈦礦降解較快，這驗證了作者設(shè)計方案的有效性。

作者分別制造了基于鈣鈦礦/Ag-rGO復合材料以及基于鈣鈦礦的太陽能電池器件，以研究Ag-rGO對于電池性能的影響。加入Ag-rGO的器件，內(nèi)量子效率明顯提高，對應著積分電流也隨之增強。未加入Ag-rGO的器件，其反掃的效率會高于正掃的效率，也就是出現(xiàn)了遲滯現(xiàn)象。器件的熱穩(wěn)定性測試中，在加熱到90℃條件下，加入Ag-rGO的電池器件明顯具有更好的穩(wěn)定性，80小時后幾乎沒有衰減；相比之下，未加入Ag-rGO的器件性能大幅下降。在持續(xù)光照下，加入Ag-rGO的器件也具有較好的穩(wěn)定性，在3600s后，器件仍舊具有較好的穩(wěn)定性。此外，在長期穩(wěn)定性實驗中，加入Ag-rGO的電池器件表現(xiàn)非常出色，在環(huán)境條件下330天內(nèi)，性能參數(shù)幾乎沒有變化。

總之，通過Ag-rGO對鈣鈦礦的摻雜，器件的性能及穩(wěn)定性都雙雙提高，Ag納米顆粒的作用是將其功函提高。Ag-rGO展現(xiàn)了p型的行為，不僅能夠阻擋離子擴散，成為電荷傳輸?shù)挠行ǖ?，而且可以提高電池的光熱穩(wěn)定性。其中特別值得一提的是，長期穩(wěn)定性也得到了明顯的提升。鈣鈦礦太陽能電池如果要實用化，首先要提高穩(wěn)定性，因此該方法為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化提供了很好的借鑒。