近年來，鈣鈦礦太陽能電池在光電轉(zhuǎn)換性能方面取得了巨大進(jìn)展，其光電轉(zhuǎn)換效率甚至超過了已經(jīng)商業(yè)化的多晶硅、碲化鎘和銅銦鎵硒電池。鈣鈦礦電池的快速發(fā)展主要得益于該類材料優(yōu)異的半導(dǎo)體光電性質(zhì)、以及研究人員在控制該材料的晶體生長和認(rèn)識該類材料物理化學(xué)性質(zhì)方面做出的努力。但相比于肖克利-奎伊瑟極限(Shockley-Queisser limit)，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換仍然受限于由電荷載流子動力學(xué)決定的光電壓等性能。另一方面，鈣鈦礦材料和器件在超快光電物理和超慢的光電響應(yīng)和穩(wěn)定性方面也出不斷涌現(xiàn)新奇的發(fā)現(xiàn)。
2019年2月14-18日，不足一周的時間，以楊陽、陳永勝、Sang Il Seok、Nam-Gyu Park等為代表的重要課題組在Advanced Materials連續(xù)刊發(fā)4篇綜述，對鈣鈦礦太陽能電池研究中的各個方面進(jìn)行了系統(tǒng)綜述。
1. Park最新AM綜述：鈣鈦礦太陽能電池中的回滯現(xiàn)象
鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中的電流密度電壓（J-V）回滯是一個關(guān)鍵問題，因為它與效率和穩(wěn)定性有關(guān)。2019年2月18日，Nam-Gyu Park團(tuán)隊發(fā)表綜述，概述了他們根據(jù)正置介孔和平面結(jié)構(gòu)中的鈣鈦礦組成研究了J-V的滯后行為。此外，他們還提出了針對無回滯PSC的方法。根據(jù)組成，在J-V曲線形狀方面存在回滯的特定趨勢。離子遷移與界面附近的非輻射復(fù)合相結(jié)合，在產(chǎn)生滯后現(xiàn)象中起著至關(guān)重要的作用。界面工程是減少滯后的有效方法；然而，體缺陷工程是消除滯后的最有希望的方法。無論鈣鈦礦組成如何，KI摻雜被證明是無滯后PSC的通用方法。最后提出了在電子傳輸層和空穴傳輸層附近的鈣鈦礦膜的調(diào)控對于實現(xiàn)無回滯的PSC和高效率是至關(guān)重要的。
Kang,D.-H. & Park, N.-G. On the Current–Voltage Hysteresis in Perovskite Solar Cells: Dependence on Perovskite Composition and Methods to Remove Hysteresis. Adv. Mater.
DOI:10.1002/adma.201805214
https://doi.org/10.1002/adma.201805214
2. 陳永勝AM綜述：集成鈣鈦礦/塊狀異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池
新型的集成鈣鈦礦/體異質(zhì)結(jié)（BHJ）有機太陽能電池（IPOSC）引起了廣泛的關(guān)注。這類型器件結(jié)構(gòu)結(jié)合了使用鈣鈦礦太陽能和近紅外（NIR）BHJ有機太陽能材料的各自優(yōu)勢，用于更廣泛的光譜吸收和單結(jié)電池的簡單制造。同時，低帶隙BHJ層可以提供NIR區(qū)域的額外光收集和保持高開路電壓。2019年2月18日，陳永勝課題組重點總結(jié)了此類IPOSC的最新發(fā)展以及未來可能面臨的挑戰(zhàn)。此外，最近開發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池和近紅外有機太陽能電池也完全強調(diào)了IPOSC的重要性和潛力。
Liu, Y. & Chen, Y. Integrated Perovskite/Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells. Adv. Mater.
DOI:10.1002/adma.201805843
https://doi.org/10.1002/adma.201805843
3. Seok最新AM綜述：有機-無機雜化鹵化鉛鈣鈦礦的本征不穩(wěn)定性
混合鹵化鉛鈣鈦礦的固有穩(wěn)定性不是很高，并且由于有機成分和低的形成能，其在暴露于濕氣，光或熱時是化學(xué)不穩(wěn)定的。盡管化學(xué)穩(wěn)定性的改進(jìn)是至關(guān)重要的，但改變材料成分是極具挑戰(zhàn)性的。混合鹵化鉛鈣鈦礦對摻雜或添加不同陽離子和陰離子引起的物理性質(zhì)變化具有非常高的耐受性，在許多情況下顯示出改善的性質(zhì)。2019年2月17日，Sang Il Seok團(tuán)隊綜述了混合鹵化鉛鈣鈦礦的固有不穩(wěn)定性與晶相和化學(xué)穩(wěn)定性的關(guān)系。并建議甲脒離子（FA）應(yīng)用于鹵化鉛鹵化物的化學(xué)穩(wěn)定性而不是甲胺離子（MA）。此外，用α-FAPbI3穩(wěn)定晶相的添加劑應(yīng)避免使用MA。
Park, B.-w. & Seok, S. I. Intrinsic Instability of Inorganic–Organic Hybrid Halide Perovskite Materials. Adv. Mater.
DOI:10.1002/adma.201805337
https://doi.org/10.1002/adma.201805337
4.楊陽AM綜述：鈣鈦礦光電器件的界面與缺陷工程
基于鈣鈦礦的太陽能電池和發(fā)光二極管（LED）在已經(jīng)取得了極大突破。界面和缺陷對鈣鈦礦光電器件的性能和操作穩(wěn)定性具有關(guān)鍵影響。因此，界面和缺陷工程對于控制電荷載體的行為和生長高質(zhì)量，無缺陷的鈣鈦礦晶體至關(guān)重要。2019年2月14日，UCLA楊陽課題組發(fā)表綜述，總結(jié)了界面調(diào)控和控制晶體生長的諸多策略，并理解鈣鈦礦中的缺陷物理學(xué)，用于太陽能電池和LED應(yīng)用。最后，提出了些觀點和討論了鈣鈦礦未來可能的發(fā)展方向。
Han, T.-H. et al. Interface and Defect Engineering for Metal Halide Perovskite Optoelectronic Devices. Adv. Mater.
Doi:10.1002/adma.201803515
https://doi.org/10.1002/adma.201803515
