钙钛矿太阳电池要进入下一步的产业化，环境稳定性还存在很大的挑战。为了生长更加优质的钙钛矿薄膜，以提高其稳定性，主流的化学试剂处理方法，除了繁琐的工艺外，还存在产生对环境污染的化学废液。为了解决这一难题，上海交通大学人工结构及量子调控教育部重点实验室/太阳能研究所沈文忠教授、刘洪博士课题组最近在国际知名期刊Advanced Functional Materials 上以封底论文形式发表题为“Ambient Manipulation of Perovskites by Alternating Electric Field toward Tunable Photovoltaic Performance”的论文。论文第一作者为凝聚态物理研究所博士生程振东，合作者为上海交通大学化学与化工学院刘锋课题组。
该课题组开发了一种新颖而又简便易行，且不会产生多余有毒废液的绿色物理场调控法（AEF）（如图a-d）。通过调控物理场的大小与频率，可以有效地影响钙钛矿晶粒、晶畴尺寸（如图e,f）。不仅如此，场强的幅度还可以对微晶的织构和晶格常数产生显著的影响 (如图g,h)。更为重要的事，离子运动也同薄膜形态和结构的变化相互得到验证 (如图i,j)，最后得到了更大晶粒，更小缺陷的钙钛矿薄膜。空气条件下，在无任何掺杂MAPbI3的反式结构（P-I-N）器件中，通过匹配器件的能带结构，可以实现19.08%的效率，并且与对照样品相对比，AEF器件稳定性也得到了很大的提高。总的来说，这项工作揭示了，AEF辅助粒子运动在钙钛矿成核中的重要性，为控制钙钛矿成核生长开辟了一种新的途径。
该研究得到了国家自然科学基金重点项目和科技部重点研发计划的资助。
图示：AEF方法对形貌的影响。MAPbI3样品的结构：a) 无AEF, b) 有AEF; SEM图：c) 无AEF, d) 有AEF (20V, 20Hz), 插图分别显示相应的截面图；e) 晶粒的横向与纵向尺寸与场强的关系；f) 晶畴的面内、面外尺寸与场的关系；g) 晶格常数；h)取向度；MAPbI3中I元素分布：i) 无AEF, j) 有AEF。
【文章链接】
Ambient Manipulation of Perovskites by Alternating Electric Field toward Tunable Photovoltaic Performance
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202004652
微信公众号
