PK10北京赛车登陆

材料科学系梁子骐课题组在ACS Energy Letter发表卤化物锡基钙钛矿的综述
发布时间:2020-06-18        浏览次数:174

近年来,金属卤化物钙钛矿型太阳能电池发展迅猛,其认证效率和器件工作稳定性已分别突破25%10,000小时,并凭借较晶体硅电池更低廉的原料成本和简便的制备工艺成为第三代薄膜太阳能电池中的佼佼者。现阶段其工业化生产的最大障碍为铅(Pb)组分的毒性。在多种钙钛矿衍生结构中,锡(Sn)基钙钛矿凭借其媲美Pb基钙钛矿的光电性质脱颖而出,然而该材料受限于Sn2+较差的热力学稳定性和前驱体成膜不可控性,器件制备的重复性和效能均面临挑战。因此,目前多数工作聚焦于优化Sn基钙钛矿薄膜/器件制备工艺和改善其环境稳定性,而缺乏对薄膜形成动力学、界面工程和器件性能之间构效关系的梳理与总结。

近日,复旦大学材料科学系梁子骐教授、博士研究生严亚杰,与瑞典隆德大学Tõnu Pullerits院士、丹麦科技大学郑凯波副教授合作,在ACS Energy Letters上发表了关于锡基卤素钙钛矿光电研究的进展综述(DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00577)

基于非铅钙钛矿光电领域的发展历程,该综述首先阐述了Sn基钙钛矿的组成分类及基本光电特性;随后着重论述了其电子结构、光物理和老化降解过程的微观机制,阐明了影响Sn基钙钛矿稳定性和器件性能的关键因素;结合上述机理,归纳并讨论了提高各类Sn基光电器件效能和稳定性的策略,主要包括:1)论述了卤化亚锡型、路易斯酸碱型和抗氧化剂型添加剂的生效模式及其对Sn基钙钛矿成膜过程和结构稳定性的影响(图a);2)归纳了ABX3Sn基钙钛矿不同离子组分的选择对其本征结构、光电性质和稳定性的调节作用(图b);3)明晰了多种良(反)溶剂在调控Sn基钙钛矿结晶动力学过程中的重要作用(图c);4)指明了相工程/结构设计是提高Sn基钙钛矿光电器件稳定性和性能的重要发展方向(图d);5)强调了界面工程在改善Sn基钙钛矿光生激子拆分和载流子输运过程中的重要地位(图e);6)介绍了当前各类高精度、重复性和可控性的先进Sn基钙钛矿制备策略(图f)。进一步,对比了不同策略所对应的光伏器件效率效率与稳定性(图g),直观地展示了其发展潜力和提升空间。最后,自下而上从本征组分/结构调控、合成/制备工艺和器件界面优化角度展望了Sn基钙钛矿光电器件的未来发展趋势,为该领域的发展提供了科学指导和依据。


文章链接: