今日Science：CsPbI3全无机钙钛矿再下一城，能量转换效率高达18.4%

通讯作者：Yabing Qi、Michael Grätzel、赵一新

通讯单位：冲绳科学技术研究院大学 、洛桑联邦理工学院、上海交通大学

今日Science：CsPbI3全无机钙钛矿再下一城，能量转换效率高达18.4%

成果速览

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池因其低成本、高效率而受到了全世界的广泛关注。自2009年首次用于光伏发电器件以来发展至今其光电转换率的最高记录不断被刷新，已实现24.2%能量转化效率。但有机无机杂化钙钛矿在自然环境下却不能长期稳定存在，稳定性的问题是制约其继续发展的瓶颈。

相比之下，全无机铅卤化物钙钛矿CsPbI3不含有挥发性有机组分，具有更高的稳定性，其立方相具有最合适的带隙（Eg=1.73 V），是理想的替代品。一般情况下，CsPbI3存在立方、正交两种晶型。但立方晶型的CsPbI3在室温下为亚稳相，具有转变为正交晶型CsPbI3的热力学倾向。正交晶型的CsPbI3带隙更宽（2.82 eV），严重限制了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率（PCE）。

近日，上海交通大学赵一新、洛桑联邦理工学院Michael Grätzel和冲绳科学技术研究院大学的Yabing Qi联合团队制备出高度稳定的四方晶系的β-CsPbI3钙钛矿薄膜，具有更宽的紫外-可见（UV-vis）吸收范围且其能量转换效率（PSC）达15.1％。研究者还开发了一种使用碘化胆碱（CHI）裂解-填充的界面处理方法，该方法不仅钝化了钙钛矿的表面陷阱态，增加载流子寿命，还使β-CsPbI3钙钛矿和电子传输层、空穴传输层的能级更好地匹配。通过这种方法，基于β-CsPbI3的PSC的效率提高到18.4％，具有高稳定性和重现性。

该成果以“Thermodynamically stabilized β-CsPbI3–based perovskite solar cells with efficiencies >18% ”为题于2019年8月9日发表在国际期刊Science上。