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有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦基太陽能電池因廉價的材料成本、易于制備大面積器件以及較高的光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。在日夜溫差巨大的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，溫度變化會引發(fā)鹵化物鈣鈦礦材料的相變和晶格應(yīng)變，致使器件性能迅速衰減直至損壞，這是目前制約鈣鈦礦太陽能電池走向應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和難題。鑒于此，這項(xiàng)突破性的工作揭示了β-聚（1,1-二氟乙烯）可以有效改善鈣鈦礦薄膜結(jié)晶性能，有效鈍化薄膜晶體表面界面缺陷，優(yōu)化鈣鈦礦界面能級排列，促進(jìn)載流子傳輸，從而提升p-i-n結(jié)構(gòu)鈣鈦礦器件光電特性。更重要的是，在變溫環(huán)境中，β-聚（1,1-二氟乙烯）在晶界處的有序排列可以有效的緩沖變溫過程中晶粒擠壓引起的晶界形變并釋放晶格應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)可恢復(fù)的晶體結(jié)構(gòu)，從而顯著提升器件的變溫穩(wěn)定性。

為了剖析鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過程，研究進(jìn)行了基于同步輻射GIWAXS來表征薄膜形成的整個過程。從比較GIWAXS結(jié)果可知，在初始60秒內(nèi)，衍射信號明顯減弱，這表明DMSO-DMF-PbX2的初始中間相被抑制。這種效果歸因于被長鏈β-pV2F分子隔離的中間相。研究在成膜過程中觀察到的以q = ~10 nm-1沿（001）晶面為中心的散射特征表明，膠體已凝固并轉(zhuǎn)化為黑色相。研究發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)薄膜的黑相比對照薄膜的黑相出現(xiàn)得早（Δtt>Δtc），這意味著β-pV2F促進(jìn)中間相向鈣鈦礦黑相的轉(zhuǎn)化?？焖俚南噢D(zhuǎn)換與較低的形成能量有關(guān)，可能是由于β-pV2F在DMSO和DMF揮發(fā)的過程中迅速聚集了分散的PbX2和有機(jī)鹽。當(dāng)結(jié)晶完成時（階段t7），目標(biāo)薄膜的信號比對照薄膜更強(qiáng)烈。這表明形成的目標(biāo)鈣鈦礦薄膜更加有序。因此，β-pV2F通過降低鈣鈦礦的形成能量來控制鈣鈦礦的結(jié)晶動力學(xué)，促進(jìn)相變，并使晶體結(jié)構(gòu)更加有序。

為了闡釋究器件優(yōu)異耐變溫特性的來源，該工作利用同步輻射GIWAXS進(jìn)一步探究了變溫過程中β-pV2F對鈣鈦礦薄膜的形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)的影響。如圖2A、B所示，目標(biāo)鈣鈦礦中溫度誘導(dǎo)的薄膜降解受到抑制，同時變溫過程中晶粒擠壓引起的晶界形變也受到抑制，目標(biāo)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性顯著提高。如圖2C所示，鈣鈦礦應(yīng)變隨溫度循環(huán)而產(chǎn)生變化，表明鈣鈦礦中的晶格參數(shù)發(fā)生變化；相比之下，目標(biāo)鈣鈦礦在較窄的范圍內(nèi)（-0.06%至0.38%）表現(xiàn)出穩(wěn)定的應(yīng)變循環(huán)，這表明目標(biāo)鈣鈦礦具有可恢復(fù)的晶體結(jié)構(gòu)和可釋放的晶格應(yīng)力。

量子效率測試儀

MNPVQE-300 光伏 QE 系統(tǒng)是光伏研究和生產(chǎn)線質(zhì)量過程中常見的工具，用于準(zhǔn)確測定太陽能電池光譜響應(yīng)/EQE (IPCE) 和 IQE。

MNPVQE-300 與各種類型的光伏器件、材料和架構(gòu)兼容，包括 c:Si、mc:Si、a:Si、µ:Si、CdTe、CIGS、CIS、Ge、染料敏化、有機(jī)/聚合物、串聯(lián)、多結(jié)（2-、3-、4-結(jié)等）、量子阱、量子點(diǎn)、硫族化物和鈣鈦礦。

原標(biāo)題：耐受溫度變化的鈣鈦礦太陽能電池