全无机钙钛矿太阳能电池研究获进展

近年来，以CsPbI为代表的全无机钙钛矿吸光材料₃稳定性和光电稳定性，其1.7 eV的带隙是高效钙钛矿/硅串联太阳能电池的理想选择。全无机CsPbI₃钙钛矿太阳能电池已成为新型薄膜太阳能电池的新研究热点。目前，全无机CsPbI₃钙钛矿吸收层相对较高的缺陷密度和非辐射电荷复合使电池开路电压损失较大。导致电池效率低。提高薄膜的结晶质量以降低其缺陷密度对于进一步提高此类器件的性能具有重要意义。

基于此，中国科学院物理研究所/北京国家凝聚态研究中心清洁能源实验室研究员孟庆波团队（E02组） Physics，开发了一系列体和界面控制的方法，用于制备高质量的全无机钙钛矿薄膜以获得高性能太阳能电池，并取得了一系列研究进展。例如，利用溶剂工程方法制备高效稳定的全无机杂化卤素钙钛矿太阳能电池（J. Mater. Chem. A<跨度>, 2018 ,6, );利用无机卤化铵添加剂配位策略制备高效稳定的全无机CsPbI₃钙钛矿太阳能电池（span>< span>高级功能材料。 2021, 31, )。

近期科研团队重点研究全无机CsPbI₃钙钛矿太阳能细胞，开发了尿素硫氰酸铵 (UAT) 熔盐控制策略。研究充分释放和利用SCN-根的配位活性，制备高结晶质量的CsPbI₃薄膜，进而获得高效率和稳定性全无机钙钛矿太阳能电池。其中，UAT是通过NH4SCN中的NH4⁺与尿素之间的氢键相互作用合成的。研究发现，UAT的引入可显着提高CsPbI₃的结晶质量，显着抑制薄膜缺陷和非辐射电荷复合.全无机钙钛矿太阳能电池的效率提高到20%以上。基于该方法制备的器件具有良好的工作稳定性，在稳定光和恒定偏置电压下连续工作1000小时未见性能下降。

在此基础上，科研团队进一步整合了全无机CsPbI₃太阳能电池 效率提升至21%以上，获得第三方认证效率20.1%，均为目前全无机钙钛矿太阳能电池系统的最高值。上述研究为CsPbI₃全无机钙钛矿电池/硅串联太阳能电池的进一步产业化发展奠定了基础。

相关研究成果基于高效（> 20%）和稳定的全无机三碘化铯铅太阳能电池。 Salts 为主题，发表于Angewandte Chemie International Edition。研究工作得到国家自然科学基金委和科技部的支持。

图1 UAT对CsPbI的调控₃薄膜结晶机理解释图：（a）不同合成比例下UAT的阳离子结构示意图； (b) 钙钛矿晶粒生长与原子相互作用函数图

< span>图 2. 太阳能电池性能表征：(A) 最佳电池器件的电流-电压特性曲线； (b) 最佳电池装置的外量子效率； (c) 最佳电池装置的稳态效率测试； (d) 最佳电池装置持续 1000 小时稳定性测试； (e) 最佳器件（未封装）环境稳定性测试结果

图3. 孟庆波团队在全无机钙钛矿太阳能电池方面的最新进展及连续获得全无机电池认证效率

【来源：中科院科技产业研究院网络]

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