科创中国

在众多新型太阳能电池里，以具有钙钛矿结构的金属卤化物（ABX3，如CH3NH3PbI3）为光吸收材料的钙钛矿太阳能电池（PSCs）在近几年脱颖而出，引起广泛关注。然而，目前高性能PSCs主要基于铅基钙钛矿，铅的毒性严重限制其大规模商业化。低毒锡基钙钛矿是铅基钙钛矿的首选替代物。但是，锡基钙钛矿材料中的Sn2+易被氧化成Sn4+，产生严重的p掺杂从而降低电池性能。针对这一问题，我们的研究思路是调控锡基钙钛矿薄膜组分，包括引入混合阳离子、还原介质等策略抑制Sn2+的氧化并降低薄膜缺陷态密度，两次刷新了锡基PSCs光电转换效率的最高纪录（Adv. Sci., 2017, 4, 1700204；Adv. Mater., 2020, 32, 1907623；Mater., 2021, 4, 709）。更重要的是，制备的锡基PSCs展现出远超文献报道锡基PSCs的稳定性，为制备高效率、高稳定性的低毒锡基PSCs提供新思路。
光伏产业在实现碳达峰、碳中和目标中占据重要的地位。更高效率、更低成本的光伏技术，是光伏发电大规模商业化应用的重要支撑。钙钛矿太阳能电池光电转化效率高、制作工艺简单，生产成本和材料成本低，是新型的光伏技术。而相对于铅基钙钛矿具有更低毒性的锡基钙钛矿是具有研究推广价值和应用前景的环境友好材料，该成果的普及将会带来巨大的经济效益和社会效益。