Joule: 空气中制备高效CsPbI3太阳能电池

坡肉先生

2020-12-11

带隙在1.65–1.75 eV范围内的宽带隙钙钛矿很适合与硅或低带隙太阳能电池串联使用，这有助于进一步提高效率。最先进的宽带隙钙钛矿可分为混合卤化物宽带隙钙钛矿（MHWP）和全无机钙钛矿。具有Br/I合金带隙的MHWP的效率（PCE）较高；然而，由于Br/I混合物造成的卤化物偏析往往会导致光稳定性差。目前，MHWPs显示出超过20％效率，即通过阴离子工程化（FA_0.65MA_0.2Cs_0.15）Pb（I_0.8Br_0.2）₃钙钛矿的组成，实现了20.7％的PCE。通过在FA_0.75Cs_0.25Pb（I_0.8Br_0.2）3钙钛矿中添加MAPbCl3，使用Cl离子掺杂实现了20.3％的PCE。但是，这些钙钛矿包含大量的MA+阳离子，这导致较差的热稳定性。 

三碘化铯铅（CsPbI₃）具有理想的带隙，不需要为Si串联太阳能电池使用混合卤化物，并且由于其无机成分而具有较高的热稳定性。但是，CsPbI₃的效率（最高19.03％）低于带隙相同的有机阳离子基卤化物钙钛矿的效率。决定CsPbI3 PCE的主要因素是其在基底上的薄膜的表面形态和缺陷钝化。韩国蔚山国立科技大学(UNIST)Sang Il Seok等人开发出了一种空气中制备的高效器件的方法。

主要内容：

1）首先，通过控制结晶过程的中间阶段，依次滴加甲基氯化铵（MACl）溶液（SDMS），以获得高度均匀且无孔洞的薄膜。然后在环境空气中使用碘化辛基铵表面钝化。

2） SDMS加速了CsPbI₃钙钛矿层的结晶过程，进而形成了均匀且致密的表面，几乎没有孔洞。因此，研究人员制造了具有出色PCE（20.37％）的CsPbI₃基钙钛矿太阳能电池。此外，钙钛矿薄膜中残留的Cl离子的存在改善了CsPbI₃的稳定性。 研究人员认为，这些改善钙钛矿表面形态和长期稳定性的策略将来可广泛用于基于CsPbI₃的PSC和硅串联太阳能电池的构建。

So Me Yoon , et al. Surface Engineering of Ambient-Air-Processed Cesium Lead Triiodide Layers for Efficient Solar Cells, Joule, 2020.

DOI: 10.1016/j.joule.2020.11.020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435120305663