無機鈣鈦礦太陽能電池領域，C位看過來！

無機鈣鈦礦由于其優異的穩定性，尤其是熱穩定性，是取代有機-無機雜化鈣鈦礦的理想選擇，其光電轉換效率發展至今已達19.03%，雖然與傳統體系相比效率仍有一定差距，但是前景不可限量！接下來將重點介紹國內無機鈣鈦礦太陽能電池領域三位大拿及其相關代表作：

一、劉生忠課題組

簡介：劉生忠，陜西師范大學材料科學與工程學院教授，博士生導師，陜西師范大學新能源高等技術研究院院長，陜西省能源新材料與器件重點實驗主任，陜西省能源新材料工程實驗室主任，中國科學院大連化學物理研究所特聘研究員。主要研究方向：1)，新型納米材料高效結構優化、功能預測及材料設計；2)，鈣鈦礦電池關鍵材料設計制備及高性能柔性器；3)，柔性薄膜太陽能電池；4)，柔性襯底大面積多結硅薄膜太陽電池技術；5)，高效HIT電池及組件的研究和開發等。

無機鈣鈦礦太陽能電池代表作：

1，Printable CsPbI₃?Perovskite Solar Cells with PCE of 19% via an Additive Strategy

傳統CsPbI₃鈣鈦礦的制備工藝并不能批量生產，作者提出一種在空氣中保持100 ℃快速刮涂成膜制備電子傳輸層和光吸收層的方法，在此基礎上引入微量添加劑Zn(C₆F₅)₂，從而保證高質量高穩定的CsPbI₃鈣鈦礦成膜。測試表明，Zn(C₆F₅)₂傾向于聚集在鈣鈦礦/SnO₂的界面處，從而形成梯度能帶并且抑制鈣鈦礦中缺陷態產生，最終通過這種刮涂印刷的方法，制備得到了光電轉換效率高達19%的電池，700 h穩定性測試后，無封裝的器件在空氣中效率僅損失了2%。

2，Controlled n‐Doping in Air‐Stable CsPbI₂Br Perovskite Solar Cells with a Record Efficiency of 16.79%

CsPbI₂Br鈣鈦礦優異的光電性能和熱穩定性能，使其成為一種非常有前景的商業光伏材料，然而其光電轉換效率和CsPbI₃體系相比還是存在很大差距。本文通過對鈣鈦礦薄膜進行鈍化和n型摻雜CaCl₂，提高了鈣鈦礦的結晶度，缺陷態密度也顯著降低，同時，在引入CaCl₂后，鈣鈦礦的費米能級變化，成為重摻雜n型半導體。基于該體系制備的電池最終獲得了16.79%的光電轉換效率，開路電壓達到1.32 V，同時該體系也展現出優異的空氣穩定性能，在經過1000 h后，電池仍保持初始效率的90%。

二、趙一新課題組

簡介：趙一新，上海交通大學教授，博士生導師，杰青基金獲得者。主要研究方向：1)，鈣鈦礦太陽能電池及光電器件；2)，可持續環境功能材料及廢棄物資源化。在Science, Sci Adv, Nat Commun，JACS, Angew Chem, Chem Soc Rev, Joule, EES, ES&T 等著名期刊發表論文100余篇，引用10000余次，連續入選科睿維安2018，2019，2020年的全球高被引科學家。

無機鈣鈦礦太陽能電池代表作：

1，Thermodynamically stabilized β-CsPbI₃-based perovskite solar cells with efficiencies> 18%

β-CsPbI₃的帶隙是吸光材料的理想選擇，但是制備得到穩定的β相仍充滿挑戰，本文獲得了高質量且穩定的β-CsPbI₃，同步輻射XRD結果表明CsPbI₃晶粒的高度取向，電感耦合等離子體質譜和二次離子質譜也驗證了薄膜全無機成分的組成。作者進一步通過碘化膽堿處理鈣鈦礦以減少裂紋和孔洞，提高薄膜質量，從而提高載流子壽命，基于此制備得到的電池具有優異的可重復制備性能，并且在45 ± 5°C的大氣環境中，光電轉換效率穩定在18.4%。

2，The Role of Dimethylammonium Iodine in CsPbI₃?Perovskite Fabrication: Additive or Dopant?

通過引入DMAI可以有效穩定β-CsPbI₃，作者驗證了DMAI的作用過程，作為一種有效的添加劑，參與到CsPbI₃鈣鈦礦的結晶過程中。熱重分析結果表明濕度會影響DMAI的升華過程，合適的氣氛有助于去除薄膜中的DMAI，二次離子質譜和核磁共振譜結果均表明DMAI并不會進入CsPbI₃的晶格中，且鈣鈦礦中如果有剩余的DMAI，不利于電池的光電性能和穩定性能。通過PTA-Cl鈍化的鈣鈦礦薄膜組裝電池后，獲得了19.03%的光電轉換效率。

三、游經碧課題組

簡介：游經碧，中國科學院半導體研究所研究員，博士生導師，杰青基金獲得者。主要研究方向為：1）鈣鈦礦太陽能電池及光電器件；2）鈣鈦礦發光二極管。近年來，發表學術論文79篇，通訊/第一作者Nature系列研究論文10篇，其中1篇引用超過2000次，全部論文總共被SCI引用16000余次。

無機鈣鈦礦太陽能電池代表作：

1，Solvent-controlled growth of inorganic perovskite films in dry environment for efficient and stable solar cells

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CsPbI₃的α相由于熱力學不穩定，因此在室溫難以制備組裝電池。作者通過在干燥環境中控制溶劑揮發過程，獲得室溫穩定的α相。基于該體系的電池獲得了15.7%的光電轉換效率，且在光照穩定性測試中，電池在超過500 h光照后效率沒有衰減，展示出優異的穩定性能。

2，Cesium lead inorganic solar cell with efficiency beyond 18% via reduced charge recombination

無機鈣鈦礦太陽能電池由于其低的開路電壓，和有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池一直存在差距，為了提高CsPbI_3-xBr_x體系的開路電壓，作者用SnO₂代替傳統的TiO₂，以獲得更匹配的能級結構，同時SnO₂也被報道可以鈍化界面缺陷。此外，作者在CsPbI_3-xBr_x前驅體中還引入了PbCl₂，顯著提高了鈣鈦礦的結晶度，抑制了載流子復合。優化后CsPbI_3-xBr_x體系獲得了1.25 V的開路電壓，光電轉化效率達到18.64%。在光穩定性測試過程中，光照1000 h后，電池效率僅下降6%，展現出優異的光照穩定性能。

本文由西游供稿。

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