鈣鈦礦太陽能電池穩定性研究進展

朱 彧，杜 晨，王 碩，馬瑞新，王成彥

北京科技大學冶金與生態工程學院，北京 100083

經過這幾年的快速發展，鈣鈦礦太陽能電池由于其廉價的成本和簡單的制作工藝以及高光電轉化效率，成為當前納米技術和光電轉換材料研究的熱點之一，是最有希望取代傳統太陽能電池的新型太陽能轉換材料.鈣鈦礦電池主要經過了以下幾個發展歷程，2009年，日本Kojima等率先將MAPbI3和MAPbBr3應用于染料敏化太陽能電池，獲得了3.8%的光電轉換效率[1].隨后，大量的工作開始圍繞鈣鈦礦太陽能電池展開，研究人員從基礎研究[2]、界面工程[3]、制備工藝[4]和材料[5]等方面入手對電池器件進行了全面優化.2011年，Im等成功合成一種CH3NH3PbI3量子點，并利用二氧化鈦介孔結構，將電池效率增加到6.54%[6].2012年，Kim等將固態空穴導體材料spiro-OMeTAD引入鈣鈦礦太陽能電池中，實現電池效率突破10%[7].2015年，Yang等將鈣鈦礦太陽能電池效率突破到20.1%[8].2018年，Jiang等通過PEA+陽離子鈍化缺陷，將鈣鈦礦器件效率提高至23.3%[9]，隨后又制備出23.7%的電池器件.目前，KRICT已經將鈣鈦礦太陽能電池效率紀錄提高到24.2%[10].

1 鈣鈦礦太陽能電池原理及結構

1.1 鈣鈦礦材料結構

圖1為鈣鈦礦電池器件效率發展圖（括號內為效率點對應的院校名稱），鈣鈦礦最初是以俄國礦物學家Lev A Perovski命名，指德國礦物學家Gustav Rose發現的CaTiO3礦物[11].現在的鈣鈦礦材料已經逐漸成為一種通用術語指一大類具有鈣鈦礦結構（ABX3）的化學物，如圖2所示，A、B分別是指離子半徑不同的有機或無機陽離子，X代表陰離子.在有機無機雜化鈣鈦……