锡基钙钛矿太阳能电池研究进展

李淏淼，董化,2，李璟睿，吴朝新,2,＊

1西安交通大学电子科学与工程学院，电子物理与器件教育部重点实验室，陕西省信息光子技术重点实验室，西安 710049

2山西大学极端光学协同创新中心，太原 030006

3西安交通大学电子科学与工程学院，电子陶瓷与器件教育部重点实验室，国际电介质研究中心，西安 710049

1 引言

自2012年以来，有机-无机钙钛矿在半导体光电材料领域引起了极大关注，尤其在新一代太阳能电池材料方面受到了广泛的研究。1958年，对无机钙钛矿CsPbX3的研究首先证明了金属卤化物钙钛矿不同寻常的光致电导性，X为负一价卤素离子(Cl、Br或I)1。随后，1978年Weber等2首先对有机-无机杂化钙钛矿进行研究发现其具有优良的光电性质。2009年Miyasaka等3使用了TiO2介孔结构，发表了第一篇有机‐无机金属卤化物钙钛矿在太阳能电池领域应用的研究论文。自此，有机-无机钙钛矿材料逐渐走进人们的视野，国际上近十年的发展使得其在效率，稳定性等方面得到了飞跃式的提升。2012年，基于CH3NH3PbI3的钙钛矿太阳能电池实现了10%的光电能转换效率(PCE)4–6。几年之内，钙钛矿太阳能电池(PSC)的PCE已经上升到25%以上5–13，已经可以与市面上的硅和碲化镉太阳能电池相媲美。典型的高性能PSC使用Pb基钙钛矿作为光吸收层，如甲铵铅碘(MAPbI3)、甲脒铅碘(FAPbI3)、CsPbI3钙钛矿材料14。Pb基PSC的迅速崛起得益于它优异的光学和电学性能，包括合适的带隙、高的光学吸收系数、低的激子结合能、较长的电荷载流子寿命以及高的电子和空穴迁移率15。

图1 锡基钙钛矿……