復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院詹義強(qiáng)、鄭立榮和瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)團(tuán)隊合作，成功通過一種氣相輔助生長方法研發(fā)了室溫穩(wěn)定的黑相甲脒鉛碘鈣鈦礦（FAPbI₃）材料，并且制備出了光電轉(zhuǎn)換效率大于23%的高效穩(wěn)定太陽能電池。近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。

金屬鹵化物鈣鈦礦因其卓越的光電性能和低溫制備工藝得到了廣泛關(guān)注，并被研制成太陽能光伏電池、發(fā)光二極管（LED）、激光器等。但此類材料的最大缺點是熱穩(wěn)定性差，嚴(yán)重制約了其實際應(yīng)用。其中FAPbI3因其良好的熱穩(wěn)定性和接近理想帶隙等特點而備受矚目，然而其在室溫下會從光活性的黑相轉(zhuǎn)變成非光活性的黃相，進(jìn)而造成材料降解及電池性能衰減。

研究人員深入研究了FAPbI₃的相變機(jī)理，創(chuàng)新性地開發(fā)了硫氰酸甲基銨氣相輔助生長技術(shù)?；诖隧椉夹g(shù)，能夠在較低退火溫度下（100℃）將FAPbI₃從黃相完全轉(zhuǎn)化為黑相，并保持長期穩(wěn)定。在500小時、85℃的加熱老化實驗測試中，該黑相甲脒鉛碘薄膜保持零衰減，呈現(xiàn)出卓越的熱穩(wěn)定性。

該低溫制備的FAPbI₃鈣鈦礦太陽能電池的效率超過23%，并在最大功率點追蹤500小時后依然保持原有性能的90%以上，體現(xiàn)了其超高工作狀態(tài)穩(wěn)定性。

此外，復(fù)旦團(tuán)隊采用全低溫制備工藝還成功在PET基材上制備了效率高達(dá)20%的柔性太陽能電池，使得未來太陽能泛在利用成為可能，例如可以與建筑物、汽車車身等一體化集成。

實驗測量表明，除了卓越的光伏性能，該材料也可以在低至0.75V的開啟電壓下實現(xiàn)電致發(fā)光，在未來大面積柔性顯示、照明和可穿戴電子等領(lǐng)域也具有應(yīng)用潛力。

專家表示，這項成果為鈣鈦礦材料在高效輕質(zhì)光伏電池、新型LED和其他光電器件系統(tǒng)等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，對太陽能清潔能源的泛在利用、新型柔性大面積光電器件與系統(tǒng)，以及智能機(jī)器人自主供電等具有重要意義。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abb8985