近日，北京理工大学陈棋教授课题组与北京大学周欢萍教授课题组关于钙钛矿太阳能电池的联合研究成果发表于《Advanced Materials》，论文题为“Chemical Reduction of Intrinsic Defects in Thicker Heterojunction Planar Perovskite Solar Cells”，第一作者为刘宗豪博士。
钙钛矿太阳能电池的理论转化效率或可高达50%，是目前太阳能电池转化效率的双倍。钙钛矿是一种陶瓷氧化物，此类氧化物最早被发现者，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTiO3）化合物，目前用的都是人工制备的，因此没有资源耗尽的问题，且这类材料制程简便，成本可以大幅下降，商用潜力无限。钙钛矿太阳能电池的基本结构为：FTO导电玻璃作为衬底，在FTO表面涂上二氧化钛致密层和二氧化钛多孔层，再做上多空支架层，作为钙钛矿材料的支撑结构，将钙钛矿材料填充进去，做上空穴传输层和背电极。
近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其效率高、成本低而受到广泛专注。其中，如何构筑高厚度低缺陷的钙钛矿异质结是未来钙钛矿太阳能电池商业化的研究重点，因为这直接影响钙钛矿电池的良品率和工艺成本。
陈棋和周欢萍教授课题组的研究人员通过在钙钛矿前驱体溶液中引入已经商业化的廉价甲胺乙醇溶液作为添加剂，制备出了高品质的钙钛矿薄膜（厚度达到600纳米以上）和相关器件。实验发现：1）甲胺乙醇溶液的引入能够有效抑制碘单质的生成，避免其对器件性能的不良影响，而且大大提高了对前驱体物料比的精确控制；2）甲胺乙醇添加剂还能够通过配位作用调控钙钛矿前驱体溶液的胶体颗粒大小，降低多碘-铅配合物的浓度，进而影响钙钛矿薄膜的成膜过程及薄膜质量；3）一定量的甲胺乙醇添加剂还能够降低结晶过程中的成核速率，有效促进钙钛矿晶粒的长大，消除晶界对器件性能的不利影响。
通过这一简单的方法，基于厚度为650 nm的高质量薄膜的钙钛矿太阳能电池获得了20.02%的光电转化效率和超过19%的稳定输出效率。更重要的是，该方法工艺简单、普适性强，在工业化应用中具有很大的优势。
该工作得到了国家自然科学基金（51672008，51673025，11404324）和青年千人计划基金的支持。
论文链接如下：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606774/full
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