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近年來，新興的有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展突飛猛進(jìn)，在短短十年里其光電轉(zhuǎn)化效率從3.8%迅速發(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。雖然鈣鈦礦太陽能電池具有很高的光電轉(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)化的要求。此外，傳統(tǒng)的低溫溶液法可以便利地制備鈣鈦礦薄膜，但所制備的鈣鈦礦通常是多晶薄膜極易在晶界或表面產(chǎn)生針孔和缺陷。產(chǎn)生的缺陷不僅可以捕獲光生載流子，限制載流子的擴(kuò)散，降低載流子的壽命，而且還會引起離子遷移和擴(kuò)散，最終導(dǎo)致器件的穩(wěn)定性和效率下降。


中科院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝/福建省納米材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高鵬課題組針對鈣鈦礦太陽能電池表面缺陷和水分侵蝕所導(dǎo)致的穩(wěn)定性問題，開發(fā)了一系列D-π-A型卟啉分子，并在使用這一系列卟啉小分子鈍化鈣鈦礦表面缺陷作用機(jī)制方面的研究取得重要進(jìn)展。

研究發(fā)現(xiàn)，以該系列卟啉分子CS0, CS1, CS2處理鈣鈦礦表面，不僅可以有效地鈍化鈣鈦礦表面缺陷從而抑制perovskite/HTM界面間的非輻射復(fù)合，由于卟啉分子上的疏水型長烷基鏈的存在同時還可以有效地阻擋空氣中水分子的入侵。最終基于CS0, CS1, CS2鈍化的鈣鈦礦太陽能電池均表現(xiàn)出良好的濕穩(wěn)定性和提升的器件性能，基于CS1鈍化的器件獲得了22.37% 的最高電池效率。測試表明，編號為CS0-CS2的卟啉材料上的氰基丙烯酸官能團(tuán)成功鈍化鈣鈦礦晶格表面和晶界的缺陷，從而提高器件的VOC和FF。

相關(guān)工作發(fā)表在國際期刊Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202007762) 上。本文通訊作者為中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所高鵬研究員，第一作者為麥綺倫副研究員，共同第一作者為博士研究生周勤。 

原標(biāo)題：福建物構(gòu)所鈣鈦礦太陽能電池研究獲新進(jìn)展