南方科技大学材料科学与工程系科研团队发布水相合成钛矿太阳能电池概念

　　在高效钙钛矿太阳能电池perovskite solar cells (PSCs) 中，对于降低因钙钛矿杂质引起的缺陷密度来说，高纯度前驱体材料precursor materials是至关重要的。

　　近期，南方科技大学材料科学与工程系科研团队在Science上发文，提出了水相合成的钙钛矿微晶，作为钙钛矿太阳能电池PSCs的前驱体材料。

　　该项方法，实现了公斤级的大规模生产，并从廉价的低纯度原料合成了纯度高达99.996%，平均值为99.994±0.00 15%碘化甲脒铅mamidinium lead iodide (FAPbI3) 微晶。在水溶液中，减少最大杂质钙离子，也可能会最大限度减少载流子阱状态，从而降低器件性能。

　　利用这些纯化的前驱体，在倒置钙钛矿太阳能电池PSC中，实现了25.6%（25.3%认证）功率转换效率power conversion efficiency (PCE)，并且在50°C温度时，连续模拟1000小时太阳光照后，保留了94%初始功率转换效率PCE。

　　图1. 甲脒碘化铅FAPbI3钙钛矿微晶的水相合成。

　　图2. 水相合成钙钛矿微晶的纯化。

　　图3. 钙钛矿薄膜的成核和晶化过程。

　　图4. 载体传输机制。

　　图5: 钛矿太阳能电池perovskite solar cells，PSC特性。

　　钙钛矿太阳能电池Perovskite solar cells具有高缺陷容限，但薄膜前体中，杂质和非化学计量具有有限的功率转换效率。

　　该项研究报道了甲脒碘化铅微晶的水相合成，提供了一种不使用有机溶剂而获得高纯度前体的低成本途径。该合成路线，最小化电荷载流子陷阱的杂质离子（如钙）形成。来源：中国材料研究学会