以鈣鈦礦型有機(jī)金屬鹵化物為光吸收材料的鈣鈦礦太陽(yáng)電池（PSCs）是薄膜太陽(yáng)電池的最新發(fā)展，目前經(jīng)認(rèn)證的最高光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)22.1%，超越了多晶硅太陽(yáng)電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率21.3%，因此，極具應(yīng)用前景。CH3NH3PbI3是PSCs中最典型和最常用的光吸收材料，CH3NH3PbI3薄膜的制備過(guò)程中往往會(huì)有PbI2殘留，目前殘留PbI2的作用尚存爭(zhēng)議，一方觀點(diǎn)認(rèn)為其可起到鈍化作用提高電池性能，另一方觀點(diǎn)則完全相反。

　　該課題組的研究人員認(rèn)為PbI2能否起到鈍化作用并提升電池性能的關(guān)鍵在于PbI2存在的位置及存在的量。課題組博士王時(shí)茂等通過(guò)控制CH3NH3PbI3薄膜制備過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，獲得了PbI2含量和位置不同的CH3NH3PbI3薄膜。通過(guò)對(duì)CH3NH3PbI3薄膜熒光壽命的測(cè)量和對(duì)相應(yīng)PSCs中暗電流和電荷復(fù)合阻抗的測(cè)量等，他們發(fā)現(xiàn)隨著CH3NH3PbI3/TiO2電子傳輸層界面PbI2含量的增加，CH3NH3PbI3薄膜的熒光壽命逐漸增加，電池的復(fù)合電阻也逐漸增大，即電池中電荷的復(fù)合被逐漸抑制，這說(shuō)明此界面處的PbI2可以起到鈍化作用，抑制TiO2電子傳輸層中的電子和CH3NH3PbI3薄膜中空穴的復(fù)合；當(dāng)殘留PbI2主要位于CH3NH3PbI3顆粒之間時(shí)，CH3NH3PbI3薄膜的熒光壽命和電池的復(fù)合阻抗顯著增加，此即CH3NH3PbI3顆粒之間PbI2的鈍化作用對(duì)電荷復(fù)合的抑制效果。本項(xiàng)研究為PSCs中PbI2的鈍化作用提供了直接證據(jù)，對(duì)未來(lái)PSCs的發(fā)展方向具有一定的參考意義。

　　上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、“973”計(jì)劃和中科院新型薄膜太陽(yáng)電池重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。

 

　　圖：（A）0.8V偏壓下不同PbI2含量PSCs的電化學(xué)阻抗譜；（B）不同偏壓下不同PbI2含量PSCs的復(fù)合阻抗；（C）不同PbI2含量CH3NH3PbI3薄膜的熒光壽命譜。