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  在短短的十年間，鈣鈦礦太陽能電池效率增長迅速，目前認(rèn)證的最高效率為23.7%，與單晶硅太陽能電池相當(dāng)。溶液法制備鈣鈦礦薄膜是目前最常用的方法，但該方法不可避免地形成多晶結(jié)構(gòu)，從而在表面和晶界處引入大量的缺陷。缺陷態(tài)能捕獲光生載流子，從而限制載流子的垂直擴(kuò)散和減小載流子壽命，此外還引起離子的遷移與擴(kuò)散，嚴(yán)重影響了鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。通過反溶劑技術(shù)引入鈍化劑，包括絕緣薄膜和導(dǎo)電聚合物，是修復(fù)表面和晶界缺陷的有效方法。其中p共軛聚合物被證實(shí)有利于形成高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜，并能與鈣鈦礦反應(yīng)鈍化缺陷。然而，導(dǎo)電聚合物的鈍化機(jī)理仍需深入研究，且應(yīng)積極開發(fā)潛在的高效p共軛聚合物鈍化劑。

  近期，南京工業(yè)大學(xué)李公強(qiáng)教授課題組與南方科技大學(xué)電子系A(chǔ)ung Ko Ko Kyaw教授課題組合作，利用寬帶隙二噻吩并苯并二噻吩基p共軛聚合物PDTBDT-FBT作為鈍化劑，通過反溶劑技術(shù)鈍化鈣鈦礦晶體缺陷。PDTBDT-FBT具有較深的HOMO能級(jí)（-5.51 eV），有利于空穴從鈣鈦礦層快速轉(zhuǎn)移至空穴傳輸層。此外，PDTBDT-FBT中的5,6-二氟苯并[c][1,2,5]噻二唑（FBT）部分能與Pb2+離子配位，有效鈍化缺陷、提高電荷傳輸特性。

  形貌結(jié)構(gòu)及光學(xué)表征表明聚合物能錨定在鈣鈦礦薄膜的表面和晶界，并通過形成Pb-F鍵而有效修復(fù)缺陷，從而減少缺陷態(tài)密度和提高空穴轉(zhuǎn)移速率。SCLC結(jié)果顯示鈍化后鈣鈦礦薄膜的缺陷態(tài)密度從1.91×1016 cm-3降低至1.45×1016 cm-3，空穴遷移率從7.67×10-3 cm2 V-1 s-1提高至9.75×10-3 cm2 V-1 s-1。此外，瞬態(tài)熒光光譜顯示鈍化后鈣鈦礦薄膜與Spiro-OMeTAD的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有更高的熒光淬滅效率，表明空穴在鈣鈦礦層與空穴傳輸層間快速轉(zhuǎn)移，從而提高電池性能。另外，表面和晶界缺陷的鈍化能有效封鎖水分?jǐn)U散通道，減緩水分對(duì)鈣鈦礦薄膜的分解作用。最終獲得最高光電轉(zhuǎn)化效率為18.03%，且在相對(duì)濕度為60%空氣下存放1000小時(shí)，仍能保持初始效率90%。

  相關(guān)結(jié)果發(fā)表在 Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.201900029)上。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/solr.201900029