低温制备铯-甲脒-甲胺三元阳离子共混高效平面异质结钙钛矿太阳电池

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钙钛矿材料以其优异的光电特性，如光学带隙合适、载流子迁移率高、载流子扩散长度长，光吸收度等，近年来在太阳电池领域掀起了一股风暴，短短几年间钙钛矿太阳电池的光电转换效率就飙升到22.7%。加之钙钛矿太阳电池制备工艺简单、成本低廉，能够通过溶液法并兼备卷对卷工艺大面积制备等，使得钙钛矿太阳电池的研究如火如荼。但目前钙钛矿太阳电池仍有许多问题需要综合考虑，如兼顾高效率、稳定性、低温溶液大面积制备等，即在追求高效率的同时，采用低温制备，获得重复性及稳定性高的器件。基于低温溶液法制备出高效稳定的器件，再通过进一步的技术移植到卷对卷印刷之中，将大大促进钙钛矿太阳电池的产业化进程，有望在不久的将来真正实现商业化生产，成为解决人类能源危机的有效途径之一。

中南大学阳军亮教授研究团队在二元甲胺甲脒钙钛矿器件研究的基础上，利用合适的铯掺杂到二元钙钛矿体系，形成铯-甲脒-甲胺（Cs/FA/MA）三元阳离子钙钛矿太阳电池。基于简单平面结构ITO/SnO2/Perovskite/Spiro-OMeTAD/Ag，采用低温溶液制备法（T﹤150 oC），制备出了效率为20.51%的平面异质结钙钛矿电池，器件无明显迟滞现象，稳态输出效率为20.22%。相比于传统的二元钙钛矿，Cs/FA/MA三元阳离子钙钛矿电池在光学和电学性能上都有了很大的改善，器件也表现出极好的重复性。此外，将此钙钛矿电池暴露在空气湿度为40%的大气环境中，在无任何封装情况下保存在空气中超过500 小时，钙钛矿太阳电池的效率仍保持初始值的80%。该项工作证明了三元或多元阳离子混合钙钛矿是构筑基于印刷技术低温制备高效稳定钙钛矿太阳电池的有效途径，展示了钙钛矿太阳电池商业化应用的巨大潜力。


相关工作发表在Solar RRL（DOI: 10.1002/solr.201700209）上。