上海交大团队全电化学法制备钙钛矿太阳电池取得新进展[图]

近日，德国《先进功能材料》 Advanced Functional Materials 以封面内页论文形式报道了上海交通大学物理与天文学院太阳能研究所沈文忠、刘洪研究组提出的全电化学法快速合成无需额外热退火的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，并成功制备高效且稳定的钙钛矿太阳电池的最新研究成果：“Fast and Controllable Electric-Field-Assisted Reactive Deposited Stable and Annealing-Free Perovskite toward Applicable High-Performance Solar Cells”。

近年来，有机—无机杂化钙钛矿材料因为其在高效率太阳电池中的出色表现成为未来高效光伏领域的一颗新星。钙钛矿薄膜的制备方法将直接影响所制备的太阳电池性能的好坏，实验证明，目前被广为接受的化学法已经可以制备出高质量的钙钛矿薄膜材料，然而其并不能解决合成过程中存在于薄膜质量、生长速度、体系复杂度和设备依赖性上的矛盾。    

根据在离子反应的化学体系中增加物理电场可以有效提高合成过程的效率和可控性，他们首次提出了全电化学法制备钙钛矿薄膜的方法，合成速度快且简单而低成本。这种方法利用了溶液中离子在物理电场下的可导向性，先在目标基底上沉积一层金属铅单质，然后将其转化成厚度约375nm的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜；进一步通过调节物理电场参数可实现对钙钛矿薄膜形貌和光电性质的有效调控，此外电流对材料本身起到了退火的作用，使获得的钙钛矿材料不需要额外的热退火过程，且拥有更加致密的晶格结构；更重要的是整个薄膜合成过程只需2分钟，实现了对高质量钙钛矿薄膜的高效制备。以此制备的钙钛矿太阳电池获得了15.65%的常规转换效率和10.45%的大面积（2cm2）转换效率，太阳电池可重复性高且具备了极高的稳定性，有利于钙钛矿太阳电池的进一步产业化推进。