近年來，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心孟慶波團隊發(fā)展了一系列體相及界面調(diào)控方法，在高質(zhì)量全無機鈣鈦礦薄膜、電池效率和穩(wěn)定性提升方面開展了系統(tǒng)研究。例如，基于溶劑工程成功制備了穩(wěn)定的全無機CsPb(Br, I)3鈣鈦礦太陽能電池（J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 19810）；利用鹵化銨配位調(diào)控中間相及CsPbI3結(jié)晶過程，獲得了高填充因子及18.71%光電轉(zhuǎn)換效率（Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2010813）；發(fā)展了硫脲/硫氰酸銨低溫熔鹽調(diào)控策略，利用熔鹽中SCN-離子與Pb2+配位調(diào)控CsPbI3晶體生長，獲得高質(zhì)量CsPbI3薄膜和20.1%的光電轉(zhuǎn)化效率（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 36）；利用鍺摻雜策略，通過原位生成GeO2薄層鈍化晶界和CsPbI3鈣鈦礦薄膜缺陷，顯著提高CsPbI3薄膜和器件的濕度穩(wěn)定性，在穩(wěn)定光照和恒定偏壓下連續(xù)工作3000小時電池性能幾乎不衰減（Adv. Energy Mater., 2022, 2103690）。

　　最近，該團隊發(fā)現(xiàn)苯基三甲基季銨陽離子(PTA+)對稱性高且分子間作用力較弱，既有較好的熱穩(wěn)定性，還具有很好的疏水性能。PTA+在鈣鈦礦退火過程中能夠穩(wěn)定存在并與PbI2作用，在CsPbI3鈣鈦礦晶界和表面原位形成寬帶隙低維鈣鈦礦（1D PTAPbI3 和2D PTA2PbI4），這種低維鈣鈦礦能夠有效鈍化CsPbI3薄膜的晶界和表面缺陷，抑制非輻射復(fù)合，從而降低開壓損耗。同時，疏水的低維鈣鈦礦能夠減緩濕度對黑相CsPbI3的侵蝕，從而提高黑相CsPbI3的相穩(wěn)定性?；谏鲜龈邿岱€(wěn)定性的低維鈣鈦礦鈍化策略，CsPbI3無機鈣鈦礦太陽能電池效率達到21%，認證效率超過20%。這是迄今為止報道的CsPbI3鈣鈦礦太陽能電池最高效率。此外，上述器件還具有出色的工作穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。此工作為進一步提升CsPbI3相關(guān)光電器件性能及其在疊層電池方面應(yīng)用具有一定的參考價值。

　　該研究成果以“Temperature-Reliable Low-Dimensional Perovskites Passivated Black-phase CsPbI3 toward Stable and Efficient Photovoltaics”為題發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上（DOI: 10.1002/anie.202201300）。中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心清潔能源實驗室E02組博士研究生譚善為該論文的第一作者，物理所李冬梅研究員和孟慶波研究員為該論文的通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金委（11874402，51872321，52072402和51627803）和科技部（2018YFB1500101）的支持。

　　文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201300

圖1. 基于PTAI低維鈣鈦礦鈍化策略所制備的CsPbI3鈣鈦礦電池的J-V特性曲線及低維鈣鈦礦在CsPbI3晶界處分布示意圖。

圖2. 太陽能電池性能表征：（a）基于不同有機陽離子所制備CsPbI3薄膜的瞬態(tài)熒光光譜（TRPL）；暗態(tài)空間電荷限制電流（SCLC）：b）對比組和c）實驗組；基于導(dǎo)納光譜推出（d）阿倫尼烏斯關(guān)系，用于計算缺陷能級和特征轉(zhuǎn)換頻率，（e）缺陷態(tài)密度分布，f）界面缺陷；CsPbI3/spiro-OmetaD界面復(fù)合的示意圖：（g）對比組和（h）實驗組。

圖3. 全無機電池連續(xù)認證效率