顆粒在線訊：在過去的十年里，有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池蓬勃發(fā)展，最新認(rèn)證的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)25.5%，足以媲美已經(jīng)商業(yè)化的晶硅太陽能電池和碲化鎘薄膜太陽能電池。然而，雜化鈣鈦礦太陽能電池長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性較差是這種光伏器件進(jìn)一步發(fā)展且實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的最大瓶頸。當(dāng)暴露于熱、光、水分和氧氣等外界環(huán)境因素時(shí)，鈣鈦礦材料中固有的晶體缺陷容易成為其相變及分解的起始位點(diǎn)。鑒于此，協(xié)同鈍化金屬鹵化物鈣鈦礦材料中固有的正、負(fù)離子缺陷，有望從根本上解決鈣鈦礦太陽能電池長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性差這一問題，但這至今仍是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。 

　　在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室自主部署基金等支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所洪茂椿課題組與北京大學(xué)趙清課題組合作，通過一種簡(jiǎn)單的兩步異質(zhì)外延生長(zhǎng)法成功地將立方相CaF2嵌入α相CsPbI3鈣鈦礦的晶格中，將這種復(fù)合納米材料沉積在雜化鈣鈦礦Cs0.05FA0.81MA0.14PbI2.55Br0.45 (CsFAMA)薄膜的晶界及表面上，制備出了高效且長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池。通過結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與第一性原理計(jì)算，可以證實(shí)所得到的CsPbI3/CaF2復(fù)合納米材料中的CaF2成分不僅可以鈍化CsPbI3鈣鈦礦自身的固有缺陷，還可以有效抑制雜化鈣鈦礦CsFAMA薄膜作為光吸收活性層的太陽能電池中的離子遷移。研究發(fā)現(xiàn)，基于CsPbI3/CaF2沉積CsFAMA薄膜的太陽能電池的平均能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20.45%，與沒有沉積CsPbI3/CaF2的對(duì)照器件的19.33%形成鮮明對(duì)比。更為重要的是，CsPbI3/CaF2沉積的鈣鈦礦太陽能電池在AM 1.5G太陽光照下最大功率點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行1000小時(shí)后仍可保持其初始效率的85%，這遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)照器件和CsPbI3沉積的鈣鈦礦太陽能電池的T85器件壽命，這兩者分別為315和125小時(shí)。

　　該工作為穩(wěn)定全無機(jī)鈣鈦礦α相的晶格提供了一條有效途徑，也為構(gòu)建具有優(yōu)異穩(wěn)定性的高效光伏器件提供了更多可能。上述工作近期發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上，相關(guān)研究成果已申請(qǐng)發(fā)明專利。 

異質(zhì)結(jié)構(gòu)的CsPbI3/CaF2復(fù)合納米光電材料用于制備高效且超穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池示意圖