有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦因其優(yōu)異的光電子性能，受到全世界研究者的關(guān)注。其作為活性層制備的太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率已超過25%，接近單晶硅電池的最高值。然而，通過低溫溶液法制備的鈣鈦礦薄膜通常是多晶的。多晶薄膜，在其表面和晶界處容易產(chǎn)生缺陷，會捕獲光生電荷，導(dǎo)致額外的非輻射復(fù)合能量損失，限制了器件的開路電壓和整體性能。鈍化是一種有效減少缺陷、抑制非輻射復(fù)合的方法。路易斯堿、PbI₂、PMMA高分子材料等被成功應(yīng)用于鈍化鈣鈦礦的缺陷。其中有機(jī)胺鹽，例如苯乙胺碘（PEAI）也被成功用來鈍化鈣鈦礦表面，提升器件的開路電壓。然而，PEAI處理的鈣鈦礦對溫度敏感，在高溫下PEAI本身會發(fā)生反應(yīng)形成二維鈣鈦礦，影響器件的穩(wěn)定性；此外，銨鹽的鈍化機(jī)制還需要更多的研究。 

　　中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計與組裝重點實驗室高鵬課題組采用具有大體積的1-萘甲胺碘(NMAI)來鈍化鈣鈦礦表界面。與PEAI一樣，NMAI在強(qiáng)極性的二甲基甲酰胺（DMF）溶液中，與PbI₂混合一步旋涂可形成2D鈣鈦礦，并且曾經(jīng)被成功應(yīng)用來制備高效的2D/3D鈣鈦礦LED器件。但是NMAI在弱極性的異丙醇(IPA)溶液中，后處理3D鈣鈦礦薄膜時，表現(xiàn)出與PEAI不同的性質(zhì)。XRD的測試表明，即使在高達(dá)100℃的高溫下，處理后的3D鈣鈦礦薄膜表面絕大部分的銨鹽未參與離子交換反應(yīng)，僅形成極少量的2D鈣鈦礦。因此在完整的電池器件中，介于鈣鈦礦和空穴傳輸層之間的NMAI層起到了以下幾個協(xié)同鈍化效果：首先，NMAI本身的兩性離子性質(zhì)能夠鈍化鈣鈦礦的表面離子缺陷；其次，NMAI與鈣鈦礦表面相互作用形成界面偶極，誘導(dǎo)真空能級彎曲，進(jìn)而改善界面的能帶匹配；最后，絕緣的NMAI能夠起到電子阻擋的作用。NMAI層的多重鈍化效應(yīng)，使得所制備的鈣鈦礦電池器件表現(xiàn)出較高的電致發(fā)光效率，有力地表明了鈣鈦礦和空穴傳輸層界面的非輻射復(fù)合大大減少。在一個標(biāo)準(zhǔn)太陽光照射下，器件的開路電壓最高達(dá)到1.20 V，光電轉(zhuǎn)換效率最高超過21%。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials, 2020, DOI: 10.1002/aenm.202000197）。 

　　該工作為銨鹽的鈍化提供了新的思路和理解，并為鈣鈦礦的鈍化進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽能電池的效率提供指導(dǎo)。 

　　論文鏈接 

　　福建物構(gòu)所鈣鈦礦太陽能電池研究獲進(jìn)展