作为近年来最火爆的明星材料之一，钙钛矿成功吸粉无数。那么，什么是钙钛矿呢？它为何有着如此非凡的本领呢？

　　历史上发现的第一种钙钛矿是天然矿物钛酸钙（CaTiO3），钙钛矿并不是专指一种含钙和钛的某种化合物，而是一类具有ABO3结构的晶体材料的总称，其中A是较大的阳离子，B是较小的阳离子，O是阴离子，每个A离子被B和O离子一起构成的八面体所包围。

　　钙钛矿是一个大家族，事实上，元素周期表中90%的金属元素都可以称为钙钛矿的A或B离子。钙钛矿可以制成太阳能电池，还可以制成发光二极管、催化剂，甚至可以制成未来量子计算机的元件。全无机钙钛矿、有机无机杂化钙钛矿、二维和一维等各种钙钛矿材料在光伏、光电、 顺盈招商主管，热电等诸多领域引发了新一轮的研究热潮。

　　近期钙钛矿太阳能电池更是引爆热点，一天3篇NS正刊齐发（两篇Science，一篇Nature），每篇通过调整钙钛矿的形程，将钙钛矿太阳能电池的功率转换效率提升到新的高度!

　　Part 1：中科大徐集贤教授课题组: 使用多孔绝缘体触点减少钙钛矿太阳能电池中的非辐射复合

　　在吸收层和传输层之间插入超薄的低电导率夹层已成为减少钙钛矿太阳能电池表面复合的重要策略，这样可以通过电子隧穿在钙钛矿太阳能电池中保持高载流子电导率。然而，这种方法需要在开路电压(Voc)和填充因子(FF)之间进行权衡，并且在大面积上从溶液制造薄膜方面存在挑战。

　　鉴于此，中科大化学与材料科学学院徐集贤教授课题组通过引入具有随机纳米级开口的厚（约100nm）绝缘层来克服这一挑战。他们对具有这种多孔绝缘体接触(PIC)的电池进行了漂移扩散模拟，然后通过控制氧化铝纳米板的生长模式与溶液工艺实现了它。利用接触面积减少约25%的PIC，研究人员在p-i-n器件中实现了高达25.5%的效率（经认证的稳态效率为24.7%），这种效率是钙钛矿单结电池有史以来最高的效率之一。Voc×FF的乘积为Shockley-Queisser极限的87.9%。p型接触处的表面复合速度从每秒64.2cm降至每秒9.2cm。由于钙钛矿结晶度的提高，体复合寿命从1.2μs增加到6.0μs。本文同时展示了它对不同p型触点和钙钛矿成分的广泛适用性。

　　Figure 1. p-i-n 设备的 PIC 的概念和仿线：美国托莱多大学鄢炎发教授：路易斯碱分子的合理设计，用于稳定高效的倒置钙钛矿太阳能电池

　　含有氧或硫等供电子原子的路易斯碱分子可以与配位不足的铅原子结合，并钝化钙钛矿薄膜界面和晶界处的缺陷。换而言之，在界面和晶界(GB)处结合配位不足的铅原子的路易斯碱分子可提高金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSC)的耐用性。

　　鄢炎发教授课题组使用密度泛函理论筛选潜在的路易斯碱，发现含磷分子与铅的结合最强。通过实验，研究人员选用了 1,3-双（二苯基膦）丙烷 (DPPP)（一种钝化、结合和桥接界面和 GB 的二膦路易斯碱），发现用少量DPPP处理钙钛矿可以提高PCE和耐久性：DPPP处理后的倒置(p-i-n)PSC显示出24.5%的最高PCE。经DPPP处理的PSC，初始PCE为~23%神仙打架一天上线三篇Nature、Science正刊刷新纪录！，在最大功率点跟踪(MPPT)下和在~40°C连续模拟AM1.5照明下稳定在~23.5%3500小时。在OC和85°C条件下保存1500小时后，DPPP稳定的PSC未显示PCE降解。

　　Part 3：韩国蔚山国立科学技术研究院Sang Il Seok教授：用挥发性烷基氯化铵控制钙钛矿层的生长

　　通过溶剂工程和添加甲基氯化铵等方法控制钙钛矿层的结晶度和表面形态是实现高效钙钛矿太阳能电池(PSC)的有效策略。特别是，由于其优异的结晶度和大晶粒尺寸，必须沉积缺陷较少的α-甲脒碘化铅(FAPbI3)钙钛矿薄膜。

　　Min Gyu Kim以及蔚山国立科学技术研究院Tae Joo Shin与Sang Il Seok教授报告了钙钛矿薄膜的受控结晶与添加到FAPbI3中的烷基氯化铵(RACl)的组合。通过原位掠入射广角X射线衍射和扫描电子显微镜研究了FAPbI3的δ相到α相变以及涂有RACl的钙钛矿薄膜在不同条件下的结晶过程和表面形貌。添加到前体溶液中的RACl被认为在涂层和退火过程中很容易挥发，这是由于RA0和HCl的解离以及由RA···H+-Cl-与FAPbI3中的PbI2结合引起的RA+去质子化。因此，RACl的类型和数量决定了最终α-FAPbI3的δ到α相变速率、结晶度、择优取向和表面形态。由此产生的钙钛矿薄层促进了PSC的制造，在标准照明下功率转换效率为26.08%（认证为25.73%）。

　　Figure 3. 具有挥发性 RACl 的钙钛矿薄膜的表面形态和晶相的变化

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