Advanced Science: 钙钛矿太阳能电池长期稳定性的进展

太阳能电池作为取之不尽用之不竭的可再生能源，一直以来被视为解决环境和能源问题的重要资源。近几年，基于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池成为了光伏领域中的研究热点。钙钛矿材料作为一类新型的半导体材料，具备可溶液加工、制备工艺相对简单、光电转换率高等许多优异的特性，被研究者们广泛关注。受益于这些优异性能，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在五年内飞速提升到22.1%。然而，钙钛矿太阳能电池的稳定性却制约了钙钛矿的商业化的发展。最近，南昌大学的陈义旺团队就钙钛矿稳定性针对钙钛矿材料和钙钛矿器件两个方面进行了全面详实的总结，并对其未来的发展方向做出了展望。

该综述首先对钙钛矿太阳能电池的发展历程进行了论述，并对钙钛矿衰减的机理做了简要介绍。钙钛矿材料本身对湿度和热敏感，易分解。同时紫外光对钙钛矿材料有一定的影响，其内在原因主要是钙钛矿材料的化学组成和其相应的晶体结构。目前研究的钙钛矿材料主要是三维(3D)结构钙钛矿，后来研究者们通过在钙钛矿中引入大尺寸阳离子(PEA⁺, BA⁺,PEI⁺等)形成二维(2D)结构钙钛矿获得更稳定性的钙钛矿器件。在研究钙钛矿材料方面，主要通过分析不同钙钛矿晶体结构以及不同钙钛矿薄膜形貌对钙钛矿稳定性的影响。在分析钙钛矿形貌中，讨论了钙钛矿薄膜不同的制备方法，主要包括一步法溶液法、两步法溶液法以及真空蒸镀等方法对钙钛矿器件的稳定性的影响。此外，钙钛矿中的不同添加剂对钙钛矿器件的性能和稳定性的提高也做了一个详细分析。在器件结构方面，概述了不同器件结构(包括介孔结构，平面n-i-p和p-i-n结构)对钙钛矿稳定性的影响，此外还详细的介绍了电子传输层，空穴传输层，电极对钙钛矿的稳定性的影响以及一些提高钙钛矿稳定性的解决措施。

未来，提高钙钛矿稳定性的研究仍是重点！对于钙钛矿材料而言，混合阳离子(FA/MA/Cs)以及Br原子引入形成的3D钙钛矿材料将是未来获得更稳定性钙钛矿的更优选择，此外2D钙钛矿材料也为获得更加稳定的钙钛矿器件提供了新的可能。对于钙钛矿器件而言，目前，在高效率高稳定性钙钛矿太阳能电池中，介孔结构占领优势地位。但是介孔结构往往需要高温烧结以及介孔TiO₂材料对紫外光的影响，会在一定程度上限制钙钛矿更好的发展，所以在未来的发展中可溶液的SnO₂作为电子传输层将会是一个更好的选择。

本论文发表在AdvancedScience (DOI: 10.1002/advs.201700387)上，通讯作者为陈义旺教授和谌烈教授，第一作者为南昌大学博士研究生付青霞。

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700387/full