有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池的研究進展

吳 剛，張欣茜，顧卓偉，陳紅征

(浙江大學高分子科學與工程學系，浙江 杭州 310027)

特約專欄

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池的研究進展

吳 剛，張欣茜，顧卓偉，陳紅征

(浙江大學高分子科學與工程學系，浙江 杭州 310027)

可溶液加工的高效太陽電池及其活性層材料一直是全世界學術界與產業界關注與研究的熱點。近年來，由于優異的光吸收特性和載流子傳輸能力，以及相對簡單的制備方法，具有立體三維結構的有機-無機雜化鈣鈦礦晶體材料在太陽電池中的應用受到越來越多的關注，并在過去的兩年內取得了重大的研究進展。有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池的光電轉化效率(PCE)紀錄被不斷刷新，目前已達19.3%，與無機太陽電池相當。主要從有機-無機雜化鈣鈦礦材料的結構與性質、有機-無機雜化鈣鈦礦薄膜材料的制備方法、納米多孔載體結構和平板結構鈣鈦礦太陽電池、雜化鈣鈦礦太陽電池的穩定性4個方面，介紹了有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池近期的研究進展，并對其發展方向進行了展望。

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池；材料類型；薄膜制備方法；平板結構；穩定性

1 前 言

太陽電池能夠將廣泛易得、無污染的太陽光能轉變為電能，是學術界與產業界關注與研究的熱點。無機太陽電池是目前所有太陽電池中發展最為成熟的品種，具有相對較高的光電轉化效率(Power Conversion Efficiency,PCE)[1-2]，但生產制造過程中高的能耗與污染，一方面提高了電池產品的成本，另一方面也給環境與社會帶來額外的壓力。

可溶液加工的太陽電池，能夠通過Roll-to-Roll技術實現清潔、高效、大規模批量生產，成為太陽電池未來發展的方向之一。在全世界科學家的努力下，代表性的可溶液加工太陽電池(如染料敏化電池、有機(聚合物)電池、有機-無機雜化電池、量子點敏化電池等)的光電轉換效率都獲得了長足的進展[3-5]。2012年底，隨著第一個光電轉換效率達到9.7%的全固態有機太陽電池的公開報道[6]，有機-無機雜化鈣鈦礦材料及其在太陽電池中的應用成為全世界光伏領域關注的焦點[7]。在過去的兩年中，雜化鈣鈦礦電池的效率紀錄不斷刷新，呈現出突飛猛進的上升勢頭，如圖1所示。據最新研究報道，電池效率已經達到了19.3%[8]，可溶液加工的高效率太陽電池的前景一片光明。

圖1 有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池效率(PCE)進展

2 有機-無機雜化鈣鈦礦材料

2011年，陳紅征課題組[11]合成了層狀雜化鈣鈦礦結構材料(3-BrC3H6NH3)2CuBr4，并制備了結構為ITO/PEDOT∶PSS/BPA-CuBr4/C60/Al的光伏器件，由于二維結構的雜化鈣鈦礦材料吸收較窄，且缺乏三維各向同性的載流子遷移能力，加之未能解決BPA-CuBr4與C60間的界面相容性，電池效率僅為0.021%。

相對于二維層狀鈣鈦礦材料，具有三維結構的雜化鈣鈦礦材料CH3NH3PbX3，由于其較窄的光學帶隙和更好的載流子傳輸特性受到了更多的關注。Miyasaka及其合作者最先將CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3應用于太陽電池的制備[12-14]，并在2009年采用CH3NH3PbI3將電池效率提高到了3.8%[15]。2011年，Park課題組[16]使用液態電解質按染料敏化太陽電池組裝器件，獲得了6.5%的電池效率。隨后的一個重要突破是使用空穴傳輸材料替代液體電解質，實現了全固態有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池，其效率達到了9.7%[6]。從此有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池的效率得到了飛速的發展，2012年達到10.9%[17]，2013年達到15%[18]，目前已接近20%[8]。同時，通過對AMX3中各元素的替換，一大批不同化學組成的雜化鈣鈦礦材料被合成出來并應用于太陽電池中。

將窄帶隙金屬鹵化物SnI2引入CH3NH3PbI3結構中，可有效拓寬雜化鈣鈦礦材料的吸收光譜。Ogomi與Shuzi[19]將SnI2、PbI2與CH3NH3I按比例混合溶于DMF中，制備了錫鉛復合甲胺基鈣鈦礦材料CH3NH3SnxPb(1-x)I3。當x=0.3時，吸收帶邊達1 000 nm，材料帶隙變窄，導電能力增強。當x=0.5時，電池短路電流高達19.88 mA/cm2。

由于調節雜化鈣鈦礦材料吸收光譜和穩定性的需要，Cl-，Br-被引入到CH3NH3PbI3結構中。Yang課題組[20]比較了CH3NH3PbI2Br與CH3NH3PbI3對電池性能的影響。發現CH3NH3PbI2Br在400～650 nm波段內具有更高的吸光系數，同時CH3NH3PbI2Br較高的導帶能級位置既可以有效驅使光生電子注入TiO2中，提高電子收集效率，使電池獲得較高的短路電流；還可有效抑制TiO2中激發電子與spiro-OMeTAD中空穴的復合，提高電池的開路電壓與填充因子。Seok課題組[21]的研究結果表明，I-，Br-共摻雜鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3-xBrx的帶隙與Br-含量間存在二次對應關系。隨著鈣鈦礦體系中Br-比例的增大，CH3NH3PbI3-xBrx由四方體結構逐漸轉變為立方體結構，材料顏色由深棕變為亮黃，吸收光譜藍移、吸光系數減小；同時，隨著體系中Br-含量的增大，器件的開路電壓逐漸增大、短路電流則明顯降低；當x=0.6時，器件性能最優，光電轉化效率為12.3%。

Snaith課題組[17]首次采用CH3NH3I:PbCl2為3:1 的DMF溶液為前驅體制備了CH3NH3PbI2Cl鈣鈦礦材料。該材料具有高度的取向性和長程有序性，較適宜的可見/近紅外光譜響應范圍及較高的空氣穩定性。持續光照1 000 h后，CH3NH3PbI2Cl吸收光譜基本不變。由于Al2O3介孔層介導帶能級高于CH3NH3PbI2Cl的HOMO能級，在電池中CH3NH3PbI2Cl同時具有吸收光能和傳輸電子的作用。進一步的研究表明[26]在CH3NH3PbI2Cl 鈣鈦礦太陽電池中，激子的擴散長度達1 μm、電子空穴復合率較低，有利于增大吸收層厚度、制備高效穩定的鈣鈦礦太陽電池。

除了甲胺基鈣鈦礦外，體積相對較小的甲脒基ABX3型鈣鈦礦也被應用于太陽電池體系，以增強對近紅外光區太陽光的有效利用。Boix與Baikie合作[22]，首次將H2NCH=NH2PbI3引入太陽電池中，拓寬了電池的光響應范圍(350～800 nm)，制備的電池具有與CH3NH3PbI3體系相當的開路電壓和填充因子。由于H2NCH=NH2PbI3與TiO2間能級匹配性較差，且存在一定比例帶隙較寬、電荷傳導性較低的層狀非鈣鈦礦結構的P63mc異構體，H2NCH=NH2PbI3基太陽電池的光電轉化效率僅為4.6 %。抑制吸光層中P63mc異構體的生成可進一步改善H2NCH=NH2PbI3基鈣鈦礦太陽電池的器件性能。崔光磊等[23]發現，增大前驅體溶液中H2NCH=NH2I的濃度，可有效抑制P63mc異構體的生成；采用兩步浸潤法，可將退火溫度由160 ℃降低至100 ℃，獲得結晶性更好、缺陷較低的H2NCH=NH2PbI3鈣鈦礦層，器件短路電流較高，光電轉化效率可提高至7.5%。

Snaith等人[24]通過向PbI2:H2NCH=NH2I 為1:1的DMF前驅體溶液中添加極少量的HI，制備了均一性和連續性均極高的甲脒基鈣鈦礦薄膜，并在簡單退火后得到純凈的P3m1構型。其制備的H2NCH=NH2PbIyBr3-y薄膜針孔少、覆蓋率高、光譜響應范圍較寬，器件光生電流密度最高可達23.3 mA/cm2，效率高達14.2%。

表1總結了近幾年研發的有機-無機雜化鈣鈦礦材料及器件的光電性能。

表1 有機-無機雜化鈣鈦礦材料及器件光電性能

3 有機-無機雜化鈣鈦礦薄膜材料制備技術

有機-無機雜化鈣鈦礦薄膜材料的制備方法有溶液旋涂法、兩步浸液法、雙源真空沉積法、單源熔融法、LB膜法和低溫熔融法等。

溶液法是制備有機-無機雜化鈣鈦礦材料最常用的方法[27]。金屬鹵化物和有機胺鹽在極性有機溶劑或水中混合溶解后，在配位作用、氫鍵、范德華力的共同驅動下，產生強烈的自組裝傾向。當溶液中鈣鈦礦材料的局部濃度超出其溶解度時，晶體材料會從溶液中析出。溶液旋涂法是將雜化鈣鈦礦晶體材料用適當溶劑溶解后滴加在旋轉的襯底上，在表面張力和旋轉離心力聯合作用下，溶液逐漸展開形成均勻薄膜。對于難以從溶液中直接獲得晶體的材料，如基于鹵化鉛的雜化鈣鈦礦材料，可以把鹵化有機銨鹽和鹵化鉛溶解在合適的溶劑中，直接用旋涂混合溶液的方法得到雜化鈣鈦礦薄膜[28]。該方法操作簡便，在有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池的早期研究中[16-17,29]得到了廣泛的應用。然而，由于難以控制鈣鈦礦晶體材料的結構與形貌，同時也無法保證鈣鈦礦晶體對介孔層的高填充度，溶液法制備的器件光電轉化效率相對較低、未能達到10%。

對于難以找到合適溶劑的雜化鈣鈦礦材料，Liang[30]和Takeoka[31]采用兩步浸液法，把金屬鹵化物(或有機胺鹽)用旋轉涂覆法預先沉積在襯底上，然后將該襯底浸入到相應的有機胺鹽(或金屬鹵化物)的溶液中。在較短時間內，有機胺陽離子與金屬鹵化物在襯底上發生自組裝，形成雜化鈣鈦礦薄膜。兩步法的優點是不需要找到一種有機和無機組份的共溶劑，因此溶劑選擇方便，不會因為加熱使有機組份分解，并且能夠得到高質量的晶體薄膜。Burschka與Gr?tzel合作[18]，首次采用了先旋涂PbI2的DMF溶液，退火后浸入CH3NH3I的異丙醇溶液中的兩步浸液法，制備了CH3NH3PbI3雜化鈣鈦礦薄膜作為吸光層。與溶液旋涂法相比，兩步法制備的CH3NH3PbI3材料具有較小的晶粒尺寸，較高的晶體純度，對TiO2介孔層的填充率也更高、覆蓋更為均勻，電池效率高達到15%。

氣相沉積法是半導體工業中應用最為廣泛的材料制備技術。Era首先采用雙源氣相沉積的方法制備有機-無機雜化鈣鈦礦材料[32]，并隨后提出兩步法的氣相沉積制備方法[33]。在真空條件下將PbI2沉積成膜，然后采用有機碘化銨蒸汽處理。由于PbI2具有很高的自組裝成衍生鈣鈦礦型的能力，有機碘化銨分子插入PbI2層，形成有機-無機雜化鈣鈦礦晶體薄膜。Bolink與Nazeeruddin合作[34]，采用氣相共沉積法在PEDOT:SS修飾的ITO電極上制備了均勻平滑的CH3NH3PbI3薄膜，以聚三苯胺及PCBM為電荷傳輸層制備了反型結構鈣鈦礦薄膜太陽電池(Voc=1.05 V、Jsc=16.12 mA/cm2、FF=0.67、PCE=12.4%)。Snaith課題組[35]采用雙源氣相沉積法制備了性能更高的CH3NH3PbI3鈣鈦礦太陽電池，器件Voc=1.07 V，Jsc=21.5 mA/cm2，PCE=15.4%。通過對比器件的表面和剖面形貌發現，溶液旋涂法易形成島狀結構，形成的晶粒較大，且薄膜的均勻性差；氣相沉積法所得鈣鈦礦表面更為均一，且晶粒較小，在厚達330 nm的大尺度范圍內仍然保持了較好的均勻性。

雖然雙源氣相沉積法具有產物均一性好、方法適用性廣等優點，但是其制備過程涉及到較為復雜的物理和化學過程、且能耗較高，難以進行大規模的生產應用。Yang課題組[36]將溶液旋涂與氣相沉積兩種方法相結合發展了氣相輔助溶液法，在相對較低的揮發溫度下制備了CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜，薄膜對介孔層的覆蓋率達到了100%，并具有較小的晶粒尺寸和較低的表面粗糙度。不但有利于電荷的縱向傳輸，而且能夠有效抑制電子-空穴的復合。氣相輔助溶液法巧妙地避免了金屬鹵化物的高溫蒸鍍及復雜的參數調控，抑制了溶液法中金屬鹵化物的溶蝕及胺鹽與金屬鹵化物間的過快反應，促進了鈣鈦礦晶型的有效轉化，具有較高的可控性。

4 納米多孔載體結構和平板結構鈣鈦礦太陽電池

目前，絕大多數的雜化鈣鈦礦電池都離不開納米多孔結構的金屬氧化物襯底(圖2a)，尤其是TiO2多孔層的使用，對鈣鈦礦太陽電池的發展起了十分重要的作用[37-38]。隨后，Snaith課題組[17]以沉積于致密TiO2層上的納米Al2O3多孔層代替TiO2，進一步提高了器件的光電轉化效率，并證明了雜化鈣鈦礦層所兼具的電子傳輸的作用。ZrO2[39]被發現具有與Al2O3類似的作用，器件的開路電壓和短路電流都高于采用TiO2多孔層的體系，器件效率達到了10.8%。

圖2 雜化鈣鈦礦電池結構示意圖:(a) 納米多孔結構型[26]，(b) 平板結構型[45]

載體金屬氧化物還被制成納米粒子、納米棒、納米線等不同的形態，以嘗試獲得更高的電子收集能力。Kelly[40]以ZnO納米粒子制成薄膜替代TiO2多孔層，制備了效率達15.7%的太陽電池。Mhaisalkar與Nam-Gyu Park合作[41]采用水熱法在FTO/TiO2上制得了金紅石型TiO2納米棒，并以之為載體獲得了9.4%的光電轉化效率。Hagfeldt課題組[42]則首次報道了以直接生長在FTO上的ZnO納米線為載體層，CH3NH3PbI3為吸光層的太陽電池，光電轉化效率為5.2%。Mathews與Boix合作[43]采用靜電紡絲法在FTO/TiO2上制備了TiO2納米線多孔層，并制備了效率為9.4%的雜化鈣鈦礦電池。

也有科學家嘗試采用C材料來替代金屬氧化物多孔層，以期獲得結構更為簡單的太陽電池，一般稱為平板結構的雜化鈣鈦礦電池(圖2b)。

Chen等[44]采用ABX3型鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3為“給體”，C60/PCBM/ICBA為“受體”并引入BCP空穴阻擋層，首次制備了光電轉化效率超過1%的基于富勒烯的鈣鈦礦平板結構太陽電池。研究表明，CH3NH3PbI3主要起到吸收光子產生電子-空穴對的作用，光生激子在CH3NH3PbI3中縱向傳輸，并在CH3NH3PbI3-富勒烯給受體界面處進行分離，隨后光生電子經由富勒烯傳輸至電池的負極，空穴則通過CH3NH3PbI3傳輸至電池的正極。富勒烯“受體”的LUMO能級對電池的開路電壓具有較為顯著的影響。經過優化后的電池效率達到了3.9%。隨后，他們采用類似的結構，在Ni摻雜FTO/PET基底上，采用100 ℃低溫退火方法制備了效率為4.54%的柔性平板結構太陽電池。Chen等認為，由于Ni摻雜FTO/PET具有更高的功函，降低了空穴從CH3NH3PbI3向ITO轉移的能壘，使器件具有較高的開路電壓(Voc=0.92 V)，從而提高了光電轉換效率[45]。

Snaith等人[46]分別在FTO/Glass和ITO/PET基底上，制備了平板太陽電池(Substrate/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM/TiOx/Al)，光電轉化效率分別為10%和6.5%。發現FTO/Glass較粗糙的表面有助于形成相對均勻的鈣鈦礦薄膜，器件的短路電流和填充因子也較高，因而光電轉化率優于ITO/PET體系。

Alex課題組[47]通過向前驅體溶液中添加少量的DIO(1%)的方法，提高了CH3NH3PbI3-xClx材料晶粒規整度和取向性及其在基底上的覆蓋率，減小了鈣鈦礦薄膜的表面粗糙度。這是因為少量的DIO的存在提高了PbCl2在DMF中的溶解度，并通過競配作用，減緩了CH3NH3PbI3-xClx晶粒的生長，從而有效抑制了缺陷的產生，并在很大程度上改善了鈣鈦礦薄膜的形貌。制備的CH3NH3PbI3-xClx-PCBM平板結構太陽電池因而具有了高的填充因子(0.73)和高的光電轉化效率(10.8%)。進一步，他們還在Snaith等研究結果的基礎上，采用表面較為粗糙的FTO/Glass為基底，將電池的光電轉化效率進一步提高到了11.8%。

5 鈣鈦礦太陽電池的穩定性研究

材料的穩定性是太陽電池能否投入實際應用的關鍵因素之一。CH3NH3PbI3在液體電解質液中會發生分解，嚴重影響器件的可靠性。王立鐸課題組[29]將退火后的CH3NH3PbI3-TiO2介孔膜浸入Al(C2H5)3的環己烷溶液(25%，質量分數)中，在CH3NH3PbI3敏化劑與I-/I2液體電解質間引入Al2O3隔離層，避免了CH3NH3PbI3與I-/I2液體電解質的直接接觸，有效地提高了電池的穩定性(Jsc保持率由10%提升至50%)。

Park課題組[6]則采用高效的固態有機空穴傳輸層Spiro-MeOTAD(Li-TFSI/TBP摻雜)代替傳統的I-/I2液體電解質，制備了首個鈣鈦礦敏化固態太陽電池，在提升器件光電性能的同時，極大的提高了器件的長期穩定性。在室溫大氣條件下儲存500 h后，器件短路電流略微降低、開路電壓基本不變，填充因子有所提高，最終的電池效率高于起始值。

雖然采用固態空穴傳輸層可有效避免CH3NH3PbI3在電解質中的分解，但空氣中的O2和H2O對CH3NH3PbI3的穩定性仍有較大的影響。王立鐸等[48]研究發現，當暴露于空氣中時，CH3NH3PbI3首先水解形成CH3NH3I與PbI2，CH3NH3I進一步分解生成CH3NH2和HI，在氧氣或紫外光照作用下，HI最終被氧化生成碘單質。采用在CH3NH3PbI3-TiO2介孔層與Spiro-OMeTAD間引入Al2O3隔離層的方法，可以在不影響器件自身光電性能的同時，提高未封裝的電池器件在空氣中的穩定性(PCE保持率由20%提高至48%)。

在此基礎上，Kim與Park合作[49]以乙烯聯噻吩+DPP為單體，制備了主鏈疏水(接觸角=105°)的共聚物(PDPPDBTE)，并以此為空穴傳輸層制備了CH3NH3PbI3基鈣鈦礦太陽電池。由于聚合物主鏈的疏水作用，器件的長期穩定性獲得了大幅的提高。未封裝的電池在相對濕度為20%的空氣中儲存1 000 h后，仍能保持8.4%的光電轉化效率，優于參比的Spiro-OMeTAD體系(5.5%)。李冬梅與肖殷合作[50]以二磷酸酯基聯苯+含不同雙鍵數目的單醛基三苯胺為原料，合成了新型小分子2TPA-n-DP(n為分子結構中所含雙鍵數)，并制備了雜化鈣鈦礦太陽電池(FTO/TiO2-NPs/CH3NH3PbI3/2TPA-2-DP/Au)，光電轉化效率為9.1%。電池在空氣中避光保存7 d后，光電轉化效率僅降低了9%。

CuI擁有與Spiro-OMeTAD相近的價帶能級、優良的導電性和溶液加工性，且具有較好的空氣穩定性。Kamat等人[51]制備了以CuI為空穴傳輸層，穩定性極高的雜化鈣鈦礦太陽電池。在未封裝條件下，電池在空氣中放置2 h后，短路電流保持不變，優于作為參比的Spiro-OMeTAD體系(下降10%)。在儲存45 d后，CuI電池各項指標仍無明顯變化。

Seok課題組[21]研究了I-，Br-摻雜的CH3NH3PbI3-xBrx鈣鈦礦材料太陽電池的穩定性。發現I-對空氣的敏感程度大于Br-。在相對濕度為55%的大氣中放置1 d后，再將器件轉移至相對濕度為35%的環境中保存，發現I-含量高的器件效率顯著降低，而含Br-量為20%～26%的體系器件效率無明顯變化。

Snaith課題組[52]研究了氬氣條件封裝、未封裝、未封裝+紫外濾光片三種條件下CH3NH3PbI3雜化鈣鈦礦太陽電池的光照穩定性，發現封裝和紫外光照會明顯降低電池的穩定性。紫外光照下TiO2介孔光陽極中深能級電子陷阱是影響其穩定型的主要原因。用Al2O3介孔層替代TiO2介孔光陽極，在不加紫外濾光片條件下，1 000 h后Al2O3體系的光電流仍保持穩定。

6 結 語

有機-無機雜化鈣鈦礦電池的出現給低成本、可溶液加工的太陽電池的研究開辟了新的天地，為高性能太陽電池的發展提供了新的途徑。目前，有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池已經達到了相對較高的光電轉化效率，進一步提高器件效率和穩定性以促進產業化過渡是其必然的發展趨勢。此外，當前的研究主要集中在含鉛三鹵基鈣鈦礦材料上，該類物質具有一定的水溶性，一旦滲漏至電池外部將對生態環境造成較大的危害，因此有機-無機雜化鈣鈦礦材料的無毒化，提高電池材料的環境友好性，是其未來發展的重要方向。

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(編輯：惠 瓊)

專欄特約編輯邱 勇

邱 勇:男，1964年生，教授，博士生導師，中國科學院院士；1994年獲的清華大學理學博士學位，1994年至今在清華大學任教；2003年獲得國家自然科學基金委杰出青年基金資助，2006年當選教育部長江學者，2013年當選中國科學院院士；先后主持國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金重大項目、重大國際合作項目、“863”重點項目等科研項目；發表SCI論文240余篇，SCI他引2 800余次；獲中國授權發明專利67件、國際授權發明專利17件，完成1項國際標準、1項國家標準和1項國家軍用標準的制定；作為第一完成人，獲得2010年中國專利金獎和2011年國家技術發明一等獎。從事有機光電材料與器件領域相關研究工作，長期致力于有機小分子發光(OLED)技術的研究，主要研究方向：有機光電功能材料與器件；有機無機復合光電功能材料與器件；有機半導體傳輸機理等。

特約撰稿人陳紅征

陳紅征:女，1966年生，教授，博士生導師；現任浙江大學高分子復合材料研究所所長，兼任中國化學會有機固體專業委員會委員、中國圖像科學與工程學會理事會副理事長、高分子合成與功能構造教育部重點實驗室學術委員會委員、浙江省復合材料學會副理事長、《材料科學與工程》期刊編委等；先后在香港科技大學、比利時Antewerp大學和歐洲高校微電子中心(IMEC)、美國Stanford大學進行訪問研究；2002年國家杰出青年基金獲得者，2001年入選教育部跨世紀優秀人才培養計劃，2000年中國化學會青年化學獎獲得者，2000年浙江省“151人才工程”入選者，組織國際會議7次。先后主持國家杰出青年科學基金，國家自然科學基金重大項目課題，重點、重大國際合作、“973”課題和“863”重點項目等國家和省部級項目20多項；發表SCI論文280余篇，SCI他引2000多次；獲國家授權發明專利28項，國家教委科技進步三等獎1項，浙江省三八紅旗手、全國女職工建功立業標兵和浙江省巾幗發明者等榮譽稱號。主要研究方向：有機高分子光電功能材料與器件，有機-無機復合光電功能材料與器件。

特約撰稿人陳軍武

陳軍武:男，1968年生，教授，博士生導師；1992年至今在華南理工大學任教， 2000～2002年在香港科技大學化學系進行博士后研究，現受聘于華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室；2013年受聘為廣州省特聘教授(材料學方向珠江學者)，2012年國家杰出青年基金獲得者；獲2010年國家自然科學獎二等獎1項(排名第四)，2008年廣東省科技獎自然科學類一等獎1項(排名第四)；作為項目主持人承擔國家和省部級項目10余項，在AccChemRes，AdvMater，AdvFunctMater等學術期刊上發表SCI論文70余篇，包括5篇ESI高被引論文，SCI他引2 600余次。主要開展有機光電子新材料的分子設計、合成制備、結構與性能表征，以獲得高發光效率、寬太陽光譜吸收、高遷移率有機半導體新材料，以及具有化學傳感器特性的新材料的開發。

特約撰稿人曲勝春

曲勝春:男，1972年生，中國科學院半導體研究所研究員，博士生導師；1994年于吉林大學物理系獲學士學位，1999年于吉林大學超硬材料國家重點實驗室獲博士學位，2004年入選北京市科技新星；發表SCI論文60余篇，部分論文他引700余次，出版專著1本(合著)；授權中國發明專利多項；負責完成“863”計劃，“973”計劃，國家自然科學基金重大、重點、面上等項目。主要研究方向：低維半導體材料科學技術與應用；有機-無機雜化太陽電池；發光與光顯示器件。

特約撰稿人雷鋼鐵

雷鋼鐵:男，1970年生，教授；1998年至今在湘潭大學任教，2001年獲得清華大學化學博士學位，2009年在美國UCLA大學進行訪問研究；2010年獲得湖南省自然科學獎二等獎(排名第二)；主要從事有機高分子光電功能材料與器件的研究與教學工作，先后參與和主持國家自然科學基金及省部級項目10余項；在ApplPhysLett，OrgElectron等本領域著名學術刊物發表SCI論文50多篇。主要研究方向：高性能有機電致發光二極管與高效有機太陽能電池結構設計與制備及性能研究、有機材料中的電子與激子的傳輸、能量轉移、有機電子器件中的界面研究。

Progress of the Research on Organic-Inorganic Hybrid Perovskites Based Solar Cells

WU Gang，ZHANG Xinqian，GU Zhuowei， CHEN Hongzheng

(Department of Polymer Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Solution-processable solar cells with high power conversion efficiency (PCE) are always the focus of studies all over the world. Because of the excellent light harvest and charge transport capability, solution-processable organic-inorganic hybrid perovskites and their application in solar cells have attracted most of the attention in the photovoltaic research field. During the past two years, the PCE record of the perovskite solar cells has been constantly refreshed, and currently arrived at 19.3%, which is comparable to the inorganic counterpart. An overview of the development progress in perovskite solar cells is presented, including the structure of the organic-inorganic hybrid perovskites, the film forming methods, the perovskites solar cells with mesoscopic or planar structure, and the device stability.

organic-inorganic hybrid perovskites; materials; film processing; planar structure; stability

2014-04-30

國家自然科學基金資助項目(91233114, 51261130582, 50990063); 科技部“973”計劃項目(2014CB643503)

吳 剛，男，1977年生，副教授，博士生導師

陳紅征，女，1966年生，教授，博士生導師，Email:hzchen@zju.edu.cn

10.7502/j.issn.1674-3962.2015.02.05

TM914.4

A

1674-3962(2015)02-0136-08