金属卤化物钙钛矿光电材料和器件

赵一新，韩宏伟

1上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240

2华中科技大学武汉光电国家研究中心，武汉 430074

2009年ABX3钙钛矿晶型的甲胺铅卤CH3NH3PbX3(X = I、Br、Cl)钙钛矿材料首次应用于太阳能电池，但初始报道效率低、稳定性差。2012年后，可溶液法制备的钙钛矿太阳能电池凭借其吸光系数高、激子结合能低等优点，迅速表现出低成本和高效率的突出优势，并在光电器件等交叉领域具有很强的应用潜力。因此，钙钛矿太阳能电池被Science杂志评为2013年度国际十大科技进展，是化学和材料领域特别是光伏领域新兴的变革性技术之一。钙钛矿太阳能电池材料与器件的发展一直面临大面积、高效率、稳定性和环境友好性等挑战，对应的是钙钛矿晶体可控生长、缺陷钝化、器件优化材料稳定性和铅毒性等科学问题。

各种结构钙钛矿太阳能电池器件被广泛研究，取得了系列进展。钙钛矿结晶过程调控首先主要需要解决钙钛矿成膜的均一性。为了进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性，在结晶过程中对不同类型的钙钛矿的晶相和组分实现有效调控也成为了领域的研究重点。钙钛矿材料在光、热、电等多外场耦合条件下的稳定性是钙钛矿太阳能电池研究的关键疑难，稳定性又包括化学组分稳定性和材料晶相稳定性。对钙钛矿材料的化学稳定性和晶相稳定性是钙钛矿材料稳定性研究的焦点，包括材料设计改进以及各种物理和化学的稳定化方法。

尽管钙钛矿材料是钙钛矿器件的效率和稳定性的关键，但是电子传输材料以及空穴传输材料对于钙钛矿器件的性能有显著影响。……