Advanced Science：鈣鈦礦太陽能電池長期穩定性的進展

太陽能電池作為取之不盡用之不竭的可再生能源，一直以來被視為解決環境和能源問題的重要資源。近幾年，基於有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池成為了光伏領域中的研究熱點。鈣鈦礦材料作為一類新型的半導體材料，具備可溶液加工、製備工藝相對簡單、光電轉換率高等許多優異的特性，被研究者們廣泛關注。受益於這些優異性能，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率在五年內飛速提升到22.1%。然而，鈣鈦礦太陽能電池的穩定性卻制約了鈣鈦礦的商業化的發展。最近，南昌大學的陳義旺團隊就鈣鈦礦穩定性針對鈣鈦礦材料和鈣鈦礦器件兩個方面進行了全面詳實的總結，並對其未來的發展方向做出了展望。

該綜述首先對鈣鈦礦太陽能電池的發展歷程進行了論述，並對鈣鈦礦衰減的機理做了簡要介紹。鈣鈦礦材料本身對濕度和熱敏感，易分解。同時紫外光對鈣鈦礦材料有一定的影響，其內在原因主要是鈣鈦礦材料的化學組成和其相應的晶體結構。目前研究的鈣鈦礦材料主要是三維(3D)結構鈣鈦礦，後來研究者們通過在鈣鈦礦中引入大尺寸陽離子(PEA+, BA+,PEI+等)形成二維(2D)結構鈣鈦礦獲得更穩定性的鈣鈦礦器件。在研究鈣鈦礦材料方面，主要通過分析不同鈣鈦礦晶體結構以及不同鈣鈦礦薄膜形貌對鈣鈦礦穩定性的影響。在分析鈣鈦礦形貌中，討論了鈣鈦礦薄膜不同的製備方法，主要包括一步法溶液法、兩步法溶液法以及真空蒸鍍等方法對鈣鈦礦器件的穩定性的影響。此外，鈣鈦礦中的不同添加劑對鈣鈦礦器件的性能和穩定性的提高也做了一個詳細分析。在器件結構方面，概述了不同器件結構(包括介孔結構，平面n-i-p和p-i-n結構)對鈣鈦礦穩定性的影響，此外還詳細的介紹了電子傳輸層，空穴傳輸層，電極對鈣鈦礦的穩定性的影響以及一些提高鈣鈦礦穩定性的解決措施。

未來，提高鈣鈦礦穩定性的研究仍是重點！對於鈣鈦礦材料而言，混合陽離子(FA/MA/Cs)以及Br原子引入形成的3D鈣鈦礦材料將是未來獲得更穩定性鈣鈦礦的更優選擇，此外2D鈣鈦礦材料也為獲得更加穩定的鈣鈦礦器件提供了新的可能。對於鈣鈦礦器件而言，目前，在高效率高穩定性鈣鈦礦太陽能電池中，介孔結構佔領優勢地位。但是介孔結構往往需要高溫燒結以及介孔TiO2材料對紫外光的影響，會在一定程度上限制鈣鈦礦更好的發展，所以在未來的發展中可溶液的SnO2作為電子傳輸層將會是一個更好的選擇。

本論文發表在AdvancedScience (DOI: 10.1002/advs.201700387)上，通訊作者為陳義旺教授和諶烈教授，第一作者為南昌大學博士研究生付青霞。

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