第一作者：Mojtaba Abdi-Jalebi
通訊作者：Samuel D. Stranks
第一單位：劍橋大學(xué)（英國）
鹵化物鈣鈦礦由于其優(yōu)異的光電性質(zhì)，能帶連續(xù)可調(diào)，易于制備，成本低廉等一系列優(yōu)勢，成為新一代光電器件領(lǐng)域的有力競爭者。尤其是在太陽能電池領(lǐng)域，鈣鈦礦太陽電池效率由2009年的3.8%提升到目前的22%以上，只用了不到10年的時(shí)間，不可謂之不迅猛！
盡管如此，目前最好的鈣鈦礦太陽能電池中，鈣鈦礦的發(fā)光效率仍遠(yuǎn)低于100%，這位提高鈣鈦礦太陽能電池的效率留下了足夠大的改進(jìn)空間。這主要是因?yàn)?，寄生非輻射損失以及光誘導(dǎo)離子隔離，導(dǎo)致鈣鈦礦發(fā)光效率不高。
有鑒如此，英國劍橋大學(xué)Samuel D. Stranks課題組基于鹵化鉀鈍化策略，極大地提高了鈣鈦礦發(fā)光效率，并相應(yīng)地提升了對應(yīng)的鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)光效率。
圖1. 增強(qiáng)的發(fā)光效率和電荷載流子遷行為
圖2. 鈣鈦礦薄膜
研究人員以一系列(Cs0.06FA0.79MA0.15)Pb(I0.85Br0.15)3鈣鈦礦作為研究對象，在鈣鈦礦表面和晶界修飾氯化鉀鈍化層，有效減少了寄生非輻射損失以及光誘導(dǎo)離子遷移，從而使外部光致發(fā)光量子效率達(dá)到66%，內(nèi)部發(fā)光效率達(dá)到95%以上。這種發(fā)光效率可在超過40 cm2 V-1 S-1條件下穩(wěn)定維持高遷移性。當(dāng)太陽能電池中的電極界面堆疊時(shí)，外部發(fā)光效率仍然可以達(dá)到15%。
圖3.穩(wěn)定的PLQE以及光誘導(dǎo)離子遷移的抑制
圖4. 太陽能電池界面的鈣鈦礦發(fā)光效率
研究表明，當(dāng)鈣鈦礦沒有進(jìn)行鈍化處理時(shí)，瞬時(shí)光生離子遷移過程得到抑制，從而導(dǎo)致能帶不穩(wěn)定。這種更高發(fā)光效率的鈣鈦礦可以是對應(yīng)的鈣鈦礦太陽能電池效率從11.7%提高到17.1%。
圖5. 增強(qiáng)鈣鈦礦太陽能電池效率
總之，這項(xiàng)研究為鈣鈦礦的光電應(yīng)用提供了更多借鑒，并為鈣鈦礦太陽能電池效率的進(jìn)一步提高提供了新的思路。
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