全无机钙钛矿太阳能电池

性能稳定且成本低廉

●创新点

自2009年无机-有机杂化钙钛矿材料首次应用于太阳能电池中以来，在短短几年的时间内，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经从最初的3%增长到了目前的22%。虽然目前钙钛矿太阳能电池的效率已经很高，但是其器件稳定性很差，这主要是由于杂化钙钛矿材料在高温或者潮湿的环境中极易分解。此外，钙钛矿太阳能电池的有机空穴传输层中的一些添加剂，例如锂（三氟甲磺酰基）亚胺和叔丁基吡啶，由于易吸湿而加速了器件性能的下降。稳定性差成为制约钙钛矿太阳能电池发展的一个重要因素。以往文献中报道的钙钛矿太阳能电池都必须在氮气保护的手套箱中制作和封装，这大大增加了其实际生产应用的难度和成本。为了解决钙钛矿太阳能电池中有机物不稳定的难题，南京大学化学与化工学院的金钟课题组和美国杜克大学刘杰课题组合作，制作出性能稳定且成本低廉的全无机钙钛矿太阳能电池。

●方法和结果

金钟和他的团队制作的太阳能电池摒弃了传统无机-有机杂化钙钛矿太阳能电池中所有不稳定的有机成分。由于全无机钙钛矿太阳能电池中的所有组分都具有高稳定性，因此整个制作过程都可以在空气中完成，无须任何密封环境或惰性气体保护。这种全无机太阳能电池在未封装的情况下，直接暴露在相对湿度为90%～95%的环境中工作3个多月而性能没有任何衰减。此外，将全无机钙钛矿太阳能电池放置在高温(100℃)或者低温(-22℃)下进行性能测试时，即使不封装也可以长时间正常工作而不会出现效率衰减。

应用前景

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池短时间内效率的迅猛增长给人们带来希望，然而其效率却极其不稳定。全无机钙钛矿太阳能电池使用廉价易得的碳电极取代了昂贵的有机空穴传输层和贵金属对电极，使其制备成本大大降低。该研究在钙钛矿太阳能电池的稳定性方面迈出了关键的一步，为发展下一代能够在严苛环境下工作的高性能钙钛矿太阳能电池提供了新思路，随着研究进一步深入，钙钛矿太阳能电池的产业化时代即将到来。

Source：Jia Liang,Zhong Jin,Jie Liu,et al.All-Inorganic Perovskite Solar Cells [J].Journal of the American Chemical Society,2016,138(49): 15829～15832.