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編者按：近年來，基于鉛的有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料受到了極大的關(guān)注，成為太陽電池研究的熱點(diǎn)方向，其最高光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到23%。然而，由于這類材料結(jié)晶性強(qiáng)，利用常規(guī)的溶液涂布方法和采用常用的鈣鈦礦前驅(qū)體，現(xiàn)在科學(xué)家想出了一個(gè)新方法解決這個(gè)問題：通過有機(jī)陽離子交換。

之前常用的方法很難控制鈣鈦礦薄膜的成核和結(jié)晶，導(dǎo)致薄膜的覆蓋度低和光伏器件性能重復(fù)性差，可能制約著其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。在國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，中科院化學(xué)所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員在前期染料敏化太陽電池研究基礎(chǔ)上，針對(duì)目前鈣鈦礦溶液涂布存在的問題，利用固-氣反應(yīng)方法，通過有機(jī)陽離子交換途徑制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜，光伏器件性能得到顯著提高。

最近該研究團(tuán)隊(duì)通過固-氣反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了一維HAPbI3(HA=N2H4+)到三維非鉛類錫鈣鈦礦MASnI3(MA=CH3NH3+)的轉(zhuǎn)變。由于這種一維鈣鈦礦前驅(qū)體具有良好的成膜性，固-氣反應(yīng)后的三維鈣鈦礦薄膜在二氧化鈦基底上具有很好的覆蓋度。更重要的是，在陽離子置換過程中，由內(nèi)部置換產(chǎn)生的肼氣體可以有效地原位還原薄膜內(nèi)部可能存在的四價(jià)錫，顯著降低薄膜中載流子濃度，從而改善光生載流子輸運(yùn)。利用這種錫鈣鈦礦薄膜作為光吸收層，采用典型的二氧化鈦介孔結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽光下的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到7.13%。



原標(biāo)題：有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽電池制備新途徑：通過陽離子交換