Nature：讓鈣鈦礦發更多光！

第一作者：Mojtaba Abdi-Jalebi

通訊作者：Samuel D. Stranks

第一單位：劍橋大學（英國）

鹵化物鈣鈦礦由於其優異的光電性質，能帶連續可調，易於製備，成本低廉等一系列優勢，成為新一代光電器件領域的有力競爭者。尤其是在太陽能電池領域，鈣鈦礦太陽電池效率由2009年的3.8%提升到目前的22%以上，只用了不到10年的時間，不可謂之不迅猛！

儘管如此，目前最好的鈣鈦礦太陽能電池中，鈣鈦礦的發光效率仍遠低於100%，這位提高鈣鈦礦太陽能電池的效率留下了足夠大的改進空間。這主要是因為，寄生非輻射損失以及光誘導離子隔離，導致鈣鈦礦發光效率不高。

有鑒如此，英國劍橋大學Samuel D. Stranks課題組基於鹵化鉀鈍化策略，極大地提高了鈣鈦礦發光效率，並相應地提升了對應的鈣鈦礦太陽能電池的發光效率。

圖1.增強的發光效率和電荷載流子遷行為

圖2.鈣鈦礦薄膜

研究人員以一系列(Cs0.06FA0.79MA0.15)Pb(I0.85Br0.15)3鈣鈦礦作為研究對象，在鈣鈦礦表面和晶界修飾氯化鉀鈍化層，有效減少了寄生非輻射損失以及光誘導離子遷移，從而使外部光致發光量子效率達到66%，內部發光效率達到95%以上。這種發光效率可在超過40 cm2V-1S-1條件下穩定維持高遷移性。當太陽能電池中的電極界面堆疊時，外部發光效率仍然可以達到15%。

圖3.穩定的PLQE以及光誘導離子遷移的抑制

圖4.太陽能電池界面的鈣鈦礦發光效率

研究表明，當鈣鈦礦沒有進行鈍化處理時，瞬時光生離子遷移過程得到抑制，從而導致能帶不穩定。這種更高發光效率的鈣鈦礦可以是對應的鈣鈦礦太陽能電池效率從11.7%提高到17.1%。

圖5.增強鈣鈦礦太陽能電池效率

總之，這項研究為鈣鈦礦的光電應用提供了更多借鑒，並為鈣鈦礦太陽能電池效率的進一步提高提供了新的思路。

聲明：

2. 因學識有限，難免有所疏漏和謬誤，懇請批評指正！

3. 本文主要參考以上或以下所列文獻，圖文和視頻僅用於對相關科學作品的介紹、評論以及課堂教學或科學研究，不得作為商業用途。如有任何版權問題，請隨時與我們聯繫！

Samuel D. Stranks et al. Maximizing andstabilizing luminescence from halide perovskites with potassium passivation. Nature2018, 555, 497–501.

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