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近幾年來，新興的有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)發(fā)展較快，在短短十年里其光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)從3.8%發(fā)展到目前25.5%的認(rèn)證效率，被視為最具有應(yīng)用潛力的新型高效率太陽能電池之一。盡管有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已與多晶硅薄膜電池相媲美，但是電池的長期穩(wěn)定性遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化要求。一般來說，商業(yè)太陽能電池必須能夠在戶外環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行近25年，才能占據(jù)市場優(yōu)勢。眾所周知，由于鈣鈦礦對水分和氧氣的高反應(yīng)性，鈣鈦礦的降解通常是從存在于表面或晶界處(GBs)的缺陷開始的。盡管鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率得到了飛速發(fā)展，但多晶鈣鈦礦薄膜缺陷的鈍化仍然是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。普遍存在的缺陷會導(dǎo)致非輻射復(fù)合和鈣鈦礦分解。已有研究結(jié)果表明，鈣鈦礦界面缺陷誘導(dǎo)的電子陷阱態(tài)加劇了開路電壓(VOC)損失。此外，鈣鈦礦中缺陷空位的存在還可以導(dǎo)致超氧離子(O2-)的形成，這將觸發(fā)鈣鈦礦的級聯(lián)光降解反應(yīng)，最終造成電池性能和穩(wěn)定性的嚴(yán)重劣化。

近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員高鵬課題組以典型的n-i-p型PSCs為研究對象，報道了一個全面的雙鈍化(DP)策略有效地鈍化鈣鈦礦表面和GBs缺陷，從而提高器件的性能和穩(wěn)定性。通過在薄膜形成的兩個不同階段引入功能性氟化分子，探索了一種減少多晶鈣鈦礦薄膜缺陷的方法?；贒P策略的PSCs通過有效抑制鈣鈦礦表面和GBs缺陷的形成，同時提高器件性能和穩(wěn)定性。新的DP策略通過缺陷鈍化延長了載流子壽命，抑制了非輻射復(fù)合損失，從而將VOC從1.10V提高到1.18V，對應(yīng)的VOC虧損為0.39V。在最優(yōu)條件下，研究人員實現(xiàn)了23.80%的穩(wěn)定PCE。研究發(fā)現(xiàn)，除了DP策略提供的優(yōu)異的耐熱和耐濕性能外，空位型缺陷(如碘空位)的有效鈍化成功地抑制了O2-的生成。該研究為提高鈣鈦礦材料的熱、濕、氧穩(wěn)定性提供了新思路，并有助于開發(fā)新的鈍化方法。 

相關(guān)工作發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上

原標(biāo)題：減少缺陷,提升性能,中科院福建物構(gòu)研究所太陽能電池獲進(jìn)展