近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜硅太陽能電池研究組研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)在無機(jī)鈣鈦礦電池性能調(diào)控方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果在AdvancedEnergyMaterial和NanoEnergy上發(fā)表。

有機(jī)-無機(jī)金屬鹵化鈣鈦礦太陽電池因具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率而受到廣泛關(guān)注，近年來發(fā)展迅速，成為光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但由于鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)中有機(jī)陽離子與碘鉛八面體之間作用力較弱，致使該材料在外界條件刺激下容易分解，制約其進(jìn)一步發(fā)展。相比之下，全無機(jī)鈣鈦礦材料(CsPbX3,X=I,Br)因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性成為鈣鈦礦電池領(lǐng)域的新興研究熱點(diǎn)，然而基于無機(jī)鈣鈦礦材料的光伏器件內(nèi)部非輻射復(fù)合較為嚴(yán)重，因此其光電性能仍具有較大提升空間。

為了提高無機(jī)鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率，積極發(fā)展無機(jī)鈣鈦礦性能調(diào)控策略，該團(tuán)隊(duì)劉生忠和王開等人采用不同策略抑制器件內(nèi)部電子復(fù)合。一般情況下，器件內(nèi)非輻射復(fù)合可分為界面復(fù)合和鈣鈦礦薄膜內(nèi)非輻射復(fù)合兩部分。針對(duì)界面復(fù)合，該團(tuán)隊(duì)采用鑭系金屬溴化物修飾電子傳輸層/鈣鈦礦界面，從而在界面處形成梯度式能帶結(jié)構(gòu)，達(dá)到抑制界面電子復(fù)合的目的，同時(shí)界面修飾可通過強(qiáng)化功能層間相互作用來促進(jìn)電子動(dòng)力學(xué)過程?；谠摬呗裕搱F(tuán)隊(duì)將基于CsPbIBr2的鈣鈦礦電池性能提高到10.88%，處于此領(lǐng)域較高水平;針對(duì)鈣鈦礦薄膜內(nèi)非輻射復(fù)合，該團(tuán)隊(duì)采用金屬鋇離子摻雜的策略來抑制這一過程，在研究中發(fā)現(xiàn)，雖然鋇離子半徑不滿足Goldschmidt幾何規(guī)律的要求，但其仍然可以改善鈣鈦礦材料光電性能，并提高器件穩(wěn)定性。該研究表明鈣鈦礦材料對(duì)金屬雜離子具有較高的容忍度。以上工作為無機(jī)鈣鈦礦性能調(diào)控提供了依據(jù)，在一定程度上推進(jìn)了無機(jī)鈣鈦礦電池的發(fā)展。

該工作得到國家重點(diǎn)研究與發(fā)展計(jì)劃、中央高?；A(chǔ)研究基金、國家自然科學(xué)基金、遼寧省博士啟動(dòng)基金、111項(xiàng)目、長江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等的資助。