元素百科介绍有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究进展。近日，中国科学院合肥物质科学院强磁场科学中心熊一敏研究小组副研究员曹梁与上海应用物理研究所高兴宇研究小组、苏州大学孙宝研究小组合作，发现提高有机无机杂化钙钛膜晶体纯度，特别是表面晶体纯度，可有效消除钙钛矿太阳能电池设备滞效应，提高设备性能，设备滞效应消除不依赖于设备结构。本研究揭示了钙钛矿结晶相纯度，特别是表面结晶相纯度，对设备J-V滞效应有重要影响。
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池光转化效率提高
探索新能源材料和设备，利用太阳能应对能源危机已成为一个重要课题。短短几年，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转化效率提高到22.1%，接近单晶硅太阳能电池的光电转化效率(26.3%)。因此，有机-无机杂化钙钛矿(ABX3型结构)材料被认为是下一代太阳能电池材料的有力竞争对手。然而，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池走出实验室实现工业化和商业化仍存在提高高效设备稳定性、降低滞效应、实现大面积制备等问题。
钙钛矿太阳能电池设备的J-V曲线具有明显的滞后效应，目前已广泛报道。论文研究人员利用上海光源的x射线衍射(GIXRD)对制备的CH3NH3Pbi3-xclx膜进行了系统表征。通过改变x射线的探测深度，发现钙钛膜的晶体相不纯，特别是膜表面有明显的多相结构。
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池开发研究
为了明确有机-无机杂化钙钛膜的结晶相纯度，特别是表面相纯度对设备滞后效应和性能的影响，研究人员通过优化后处理条件提高了CH3NH3Pbi3-xclx膜的结晶相纯度，消除了膜表面的多相结构。基于此类薄膜的设备没有明显的滞后效应，光电转换性能进一步提高。
值得注意的是，消除器件迟滞效应并不依赖于器件结构，即正式N-i-P结构或反式P-i-N结构揭示了钙钛矿结晶相的纯度，特别是表面结晶对设备J-V迟滞效应和性能有主要影响。结合XPS和SEM结果，充分说明有机-无机杂化钙钛矿膜表面结晶相纯度影响Pb和I离子的表面或晶界低配位。这些离子作为电荷陷阱，导致迟滞效应和低光转化效率。因此，提高钙钛矿膜的结晶性，特别是表面的结晶相纯度，有利于开发高性能无滞后有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池。
