铅铟二元体系高效钙钛矿太阳能电池

近年来，以甲氨基铅卤化物（CH₃NH₃PbX₃）为代表的有机-无机杂化钙钛矿材料成本价廉，有非常合适的带隙宽度，同时具有空穴和电子输运能力，其制备的太阳能电池的光电转换效率已达22%以上。但是，CH₃NH₃PbX₃中铅的毒性会破坏社会环境以及导致人类多种疾病。因此，无铅（Lead-Free）或低铅（Less-Lead）钙钛矿太阳能电池的研究，是研究者下一步要努力的方向。

针对钙钛矿太阳电池中铅的毒性问题，苏州大学廖良生教授、王照奎副教授领导的团队通过尝试采用引入铟（In）部分替代铅（Pb）的来制备钙钛矿太阳能电池，从钙钛矿薄膜制备、退火工艺、器件结构设计等方面进行了优化。结果发现，当用15%的铟（In）代替铅（Pb）时，在降低铅（Pb）使用量的同时，所制备的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可以从纯铅（Pb）体系的12.61%提高到铅（Pb）铟（In）二元体系的17.55%。X线光电子能谱（XPS）表征表明，铟（In）和氯（Cl）元素存在于退火后的钙钛矿薄膜中。通过与上海应用物理研究所高兴宇研究员、杨迎国博士合作，利用上海光源衍射线站GIXRD进一步表征发现，铅（Pb）铟（In）二元体系钙钛矿太阳能电池薄膜具有多重有序的结晶取向和多重电荷传输通道，从而很好地解释了掺铟钙钛矿型太阳能电池具备效率高（17.55%）和稳定性好的主要原因。此研究工作为开辟无铅（Lead-Free）或低铅（Less-Lead）钙钛矿太阳能电池研究奠定了一定的实验基础。

图1.铅铟二元体系钙钛矿薄膜的多重有序的晶取向和多重电荷传输通道。

这一研究成果发表于《Advanced Materials》上。

http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adma.201600626/full

原文：High Efficiency Pb–In Binary Metal Perovskite Solar Cells

Adv. Mater., 2016, 28, 6695-6703, DOI: 10.1002/adma.201600626

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