Nature：12.5%高稳定性二维钙钛矿太阳能电池！

基于三维有机-无机钙钛矿的薄膜太阳能电池不仅具有高达20%以上的能量转化效率，但是，操作条件下的环境稳定性和光稳定性还有很大的提高空间。相比之下，其对应的二维Ruddlesden–Popper相层状钙钛矿薄膜表现出更好的稳定性，能量转化效率却非常低，仅有4.73%。这主要是因为无机导电板之间的有机阳离子作为一个绝缘空间层，抑制面外的电荷传输。

 

图1. 二维钙钛矿的晶体结构和薄膜表征

 

有鉴于此，Tsai等人制备了一种接近单晶态的层状钙钛矿薄膜。这种钙钛矿中的晶面相对于平面太阳能电池中的触点具有很强的优先面外取向排列，非常有利于电荷传输。基于这种二维钙钛矿薄膜制备的太阳能电池效率高达12.52%，几乎没有磁滞。

 

研究表明，未包裹的二维钙钛矿器件在标准光照（AM 1.5G）下工作2250小时后，能量转化效率可保持60%，并能容忍65%相对湿度。包裹之后，在标准光照（AM 1.5G）下效率几乎不发生变化。和对应的三维钛矿体系对比，光、水汽、热稳定性都得到较大增强。

 

 

图2. 太阳能电池性能表征

 

图3. 稳定性测试

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Hsinhan Tsai, Wanyi Nie, Aditya D. Mohite et al. High-efficiency two-dimensional Ruddlesden–Popper perovskite solar cells. Nature, 2016.