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黃勁松團隊Science：無懼水氧！無機含氧鉛鹽鈍化策略解決鈣鈦礦太陽能電池致命難題

通訊作者：黃勁松

通訊單位：北卡羅來納大學教堂山分校

黃勁松團隊Science：無懼水氧！無機含氧鉛鹽鈍化策略解決鈣鈦礦太陽能電池致命難題

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有機鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池因其低成本、高效率而受到了全世界的廣泛關注。近年來鈣鈦礦太陽能電池器件的光電轉換效率的最高記錄不斷被刷新，但鈣鈦礦太陽能電池的穩定性問題是制約其繼續發展的瓶頸。

影響鈣鈦礦太陽能電池化學穩定性的幾個應用條件包括：水氧等氣氛、加熱或溫度變化、光照射和電場變化等。

通常鈣鈦礦的衰減來自表面和晶界的缺陷位點，它們對水氧更敏感。以往采用疏水有機分子或高分子材料對鈣鈦礦材料表面缺陷進行物理覆蓋的鈍化處理取得一定的效果，但覆蓋層分子與鈣鈦礦分子的鍵合太弱而不能保護材料長時間受水氧的侵蝕。

用于金屬鹵化物鈣鈦礦表面鈍化的無機層應具有大的帶隙以降低表面復合速度并且在潮濕空氣中是化學穩定的；同時表面無機層必須與鈣鈦礦表面結合牢固，以使涂層機械強度高。因此，不溶于水的鉛鹽是鈣鈦礦表面穩定的理想選擇。如PbSO4、Pb3(PO4)2、PbCO3等。

因此，北卡羅來納大學教堂山分校的黃勁松教授團隊提出一種原位生成鈍化層的保護策略。通過與選定的無機陰離子原位反應，在鈣鈦礦表面形成薄而致密的無機含氧鉛鹽層，這是一種適用于鹵化鉛鹵化物鈣鈦礦材料的鈍化策略。表面含氧鉛鹽層與鈣鈦礦形成強的化學鍵，并且在大氣和光照射條件下對許多有害刺激提供了更好的保護，其鈍化效果也提高了PSC效率。

該成果以“Stabilizing halide perovskite surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts”為題于2019年8月2日發表在國際期刊Science上。