有機(jī)氣相輔助沉積技術(shù)分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程：（左）相FAPbI₃面共享八面體結(jié)構(gòu)（右）相FAPbI₃角共享八面體結(jié)構(gòu)

　　復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院詹義強(qiáng)、鄭立榮和瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，成功通過(guò)一種氣相輔助生長(zhǎng)方法研發(fā)了室溫穩(wěn)定的黑相甲脒鉛碘鈣鈦礦（FAPbI3）材料，并且制備出了光電轉(zhuǎn)換效率大于23%的高效穩(wěn)定太陽(yáng)能電池。近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。

　　金屬鹵化物鈣鈦礦因其卓越的光電性能和低溫制備工藝得到了廣泛關(guān)注，并被研制成太陽(yáng)能光伏電池、發(fā)光二極管（LED）、激光器等。但此類(lèi)材料的最大缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用。其中FAPbI3因其良好的熱穩(wěn)定性和接近理想帶隙等特點(diǎn)而備受矚目，然而其在室溫下會(huì)從光活性的黑相轉(zhuǎn)變成非光活性的黃相，進(jìn)而造成材料降解及電池性能衰減。

　　研究人員深入研究了FAPbI3的相變機(jī)理，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了硫氰酸甲基銨氣相輔助生長(zhǎng)技術(shù)。基于此項(xiàng)技術(shù)，能夠在較低退火溫度下（100℃）將FAPbI3從黃相完全轉(zhuǎn)化為黑相，并保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。在500小時(shí)、85℃的加熱老化實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，該黑相甲脒鉛碘薄膜保持零衰減，呈現(xiàn)出卓越的熱穩(wěn)定性。

　　該低溫制備的FAPbI3鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率超過(guò)23%，并在最大功率點(diǎn)追蹤500小時(shí)后依然保持原有性能的90%以上，體現(xiàn)了其超高工作狀態(tài)穩(wěn)定性。

　　此外，復(fù)旦團(tuán)隊(duì)采用全低溫制備工藝還成功在PET基材上制備了效率高達(dá)20%的柔性太陽(yáng)能電池，使得未來(lái)太陽(yáng)能泛在利用成為可能，例如可以與建筑物、汽車(chē)車(chē)身等一體化集成。

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明，除了卓越的光伏性能，該材料也可以在低至0.75V的開(kāi)啟電壓下實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光，在未來(lái)大面積柔性顯示、照明和可穿戴電子等領(lǐng)域也具有應(yīng)用潛力。

　　專(zhuān)家表示，這項(xiàng)成果為鈣鈦礦材料在高效輕質(zhì)光伏電池、新型LED和其他光電器件系統(tǒng)等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，對(duì)太陽(yáng)能清潔能源的泛在利用、新型柔性大面積光電器件與系統(tǒng)，以及智能機(jī)器人自主供電等具有重要意義。

　　相關(guān)論文信息：　https://doi.org/10.1126/science.abb8985