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圖：（A）0.8V偏壓下不同PbI2含量PSCs的電化學(xué)阻抗譜；（B）不同偏壓下不同PbI2含量PSCs的復合阻抗；（C）不同PbI2含量CH3NH3PbI3薄膜的熒光壽命譜。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所激光技術(shù)中心研究員方曉東課題組在鈣鈦礦太陽(yáng)電池研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究工作以Credible evidence for the passivation effect of remnant PbI2 in CH3NH3PbI3 films in improving the performance of perovskite solar cells 為題目發(fā)表于Nanoscale 雜志上（Nanoscale, 2016, 8: 6600-6608）。
以鈣鈦礦型有機金屬鹵化物為光吸收材料的鈣鈦礦太陽(yáng)電池（PSCs）是薄膜太陽(yáng)電池的最新發(fā)展，目前經(jīng)認證的最高光電轉換效率已達22.1%，超越了多晶硅太陽(yáng)電池的最高光電轉換效率21.3%，因此，極具應用前景。CH3NH3PbI3是PSCs中最典型和最常用的光吸收材料，CH3NH3PbI3薄膜的制備過(guò)程中往往會(huì )有PbI2殘留，目前殘留PbI2的作用尚存爭議，一方觀(guān)點(diǎn)認為其可起到鈍化作用提高電池性能，另一方觀(guān)點(diǎn)則完全相反。
該課題組的研究人員認為PbI2能否起到鈍化作用并提升電池性能的關(guān)鍵在于PbI2存在的位置及存在的量。課題組博士王時(shí)茂等通過(guò)控制CH3NH3PbI3薄膜制備過(guò)程中的各項參數，獲得了PbI2含量和位置不同的CH3NH3PbI3薄膜。通過(guò)對CH3NH3PbI3薄膜熒光壽命的測量和對相應PSCs中暗電流和電荷復合阻抗的測量等，他們發(fā)現隨著(zhù)CH3NH3PbI3/TiO2電子傳輸層界面PbI2含量的增加，CH3NH3PbI3薄膜的熒光壽命逐漸增加，電池的復合電阻也逐漸增大，即電池中電荷的復合被逐漸抑制，這說(shuō)明此界面處的PbI2可以起到鈍化作用，抑制TiO2電子傳輸層中的電子和CH3NH3PbI3薄膜中空穴的復合；當殘留PbI2主要位于CH3NH3PbI3顆粒之間時(shí)，CH3NH3PbI3薄膜的熒光壽命和電池的復合阻抗顯著(zhù)增加，此即CH3NH3PbI3顆粒之間PbI2的鈍化作用對電荷復合的抑制效果。本項研究為PSCs中PbI2的鈍化作用提供了直接證據，對未來(lái)PSCs的發(fā)展方向具有一定的參考意義。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、“973”計劃和中科院新型薄膜太陽(yáng)電池重點(diǎn)實(shí)驗室的支持。
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