钙钛矿太阳能电池经过十几年发展已成为一种极具商业潜力的光伏技术。其中，铯基钙钛矿材料由于具有更高的稳定性，在叠层电池中有很大的发展前景。但这类材料中的缺陷浓度较高，电池内部存在严重的载流子非辐射复合损失，降低了电池的输出电压。
青岛能源所固态能源系统技术中心研究发现，通过适量二甲胺离子替代无机钙钛矿中的部分铯离子，可以有效稳定其钙钛矿相结构，但由于薄膜中存在大量缺陷，严重影响光生载流子的高效分离和传输。基于此，该中心提出在薄膜内部构建PN结的思路，通过缩短光生载流子在半导体层中停留时间来减小载流子的复合损失。但如何实现稳定的钙钛矿与钙钛矿的异质结又是另一难题，因为传统的有机-无机杂化钙钛矿材料中存在显著的离子迁移，这种离子迁移会使钙钛矿成分趋向于均匀分布。而铯基钙钛矿较大的离子迁移势垒满足于构建体相异质结的先天条件。最终，科研人员通过中间相调控的策略，实现了铯基钙钛矿掺杂相和非掺杂相的稳定PN结。
结果表明，P型和N型钙钛矿半导体的有效接触明显促进了电子和空穴的分离与运输，减少了在电池界面处的载流子积累。得益于异质结策略的有效性，提高了电池的开路电压，降低了电池中存在的滞后效应，电池的光照运行稳定性随之带来了显著的改善。
体异质结钙钛矿太阳能电池中载流子传输与器件性能示意图 相关研究成果近日已发表在Joule《焦耳》期刊上，论文第一作者为青岛能源所科研助理孙秀红，通讯作者为逄淑平研究员、崔光磊研究员、邵志鹏副研究员与北京工业大学的卢岳教授。该工作得到了国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、山东省重点研发计划等项目的支持与资助。（文/图 孙秀红 逄淑平）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.02.004
Xiuhong Sun,# Zhipeng Shao,#,* Zhipeng Li, Dachang Liu, Caiyun Gao, Chen Chen, Bingqian Zhang, Lianzheng Hao, Qiangqiang Zhao, Yimeng Li, Xianzhao Wang, Yue Lu,* Xiao Wang, Guanglei Cui* and Shuping Pang*. Highly efficient CsPbI3/Cs1-xDMAxPbI3 bulk heterojunction perovskite solar cell. Joule, DOI: 10.1016/j.joule.2022.02.004.
文章来源：青岛能源所
逄淑平，博士，研究员。2011年9月获德国马普高分子研究所/美因茨大学化学博士学位,现为中科院青岛生物能源与过程研究所仿生能源系统团队三级项目负责人。在 Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Chem. Mater. 等国外著名刊物上已发表SCI论文30余篇,引用次数超过1300次。目前主要从事石墨烯材料和钙钛矿太阳能电池的研究。
崔光磊，博士，研究员，博士生导师，享受国务院特殊津贴专家，先后获得中科院“百人计划”终期评估“优秀”奖、山东省“泰山学者”特聘专家、国家自然科学基金“杰出青年”基金获得者称号等。2000年于青岛化工学院应化系获得应用化学硕士学位，2005年于中国科学院化学所获得有机化学博士学位，2005年9月至2009年2月先后在德国马普协会高分子所和固态所从事博士后研究。现任中科院青岛能源所学位委员会主任、学术委员会副主任，能源应用技术二级所所长，青岛储能产业技术研究院执行院长、青岛太阳能储能重点实验室主任。国际聚合物电解质委员会委员、中国电化学会委员、中国固态离子会理事。主要从事低成本高效能源储存与转换器件的研究开发工作。作为负责人和主要参与者承担国家973计划、863计划，国家自然科学基金项目，中科院先导专项、国际合作项目及企业横向项目等多项科研项目，经费8000多万。先后在材料、化学、能源材料等方面的国际权威杂志Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Energy Environ. Sci.、Coordin. Chem. Rev.、Prog. Polym. Sci.等发表文章160多篇，SCI总引用6500多次，他引5000多次。
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发表于 2022-3-8 09:10:32
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