全无机钙钛矿太阳能电池湿度稳定性和光热稳定性研究进展

刘鲲鹏，刘德烨，刘凤敏

(吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012)

1 引 言

近年来，钙钛矿材料由于具有光吸收系数高、载流子迁移率大、发光波长可调等优点，被认为是最有应用前景的光电材料之一，通常是ABX3结构[1-3]。基于钙钛矿材料的太阳能电池是一种新型高效的光电器件，与传统的第一代硅基太阳能电池和第二代砷化镓太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本、柔性、易制备等优点[4-11]。

2009年，日本Kojima等[12]将MAPbI3和MAPbBr3应用于染料敏化太阳能电池，其光电转化效率为3.8%，打开了钙钛矿太阳能电池研究的大门。2011年，Im等[13]成功合成了一种钙钛矿量子点，利用TiO2的介孔结构，将电池效率提高到了6.54%。2012年，由Kim等[14]设计的sprio-OMeTAD空穴传输层，成功地将钙钛矿电池的效率提高至10%。现如今，钙钛矿太阳能电池的效率已经提高到了25.5%[15]。

尽管钙钛矿太阳能电池的研究取得了非常大的突破，但是它的稳定性问题仍然显著存在，使得产品的商业化进展缓慢[16]。其中，传统有机-无机杂化钙钛矿的有机部分比如MA+、FA+等对高温的耐受力比较弱，因此器件基本都存在缺乏长期稳定性的问题。科学家们在研究中发现，在钙钛矿材料中，有机基团由于存在不稳定的化学键，容易与环境中的水氧等活泼分子发生反应，从而发生分解，对稳定性的影响很大[17]。有报道称，Cs+的掺杂能大大提高有机-无机杂化钙钛矿的热稳定性[18]。将钙钛矿材料中的有机基团替换为全无机材料可以很大程度上避免外界环境的影响，有效地提高钙钛矿太阳能电池的稳定性[19-22]。……