有機-無機雜化鈣钛礦材料由于其優異的光電性能引起了科研工作者廣泛的關注，但傳統鈣钛礦中Pb的毒性限制了其商業化進程，用環境友好的Sn元素替代Pb能夠有效地解決這一問題。然而，Sn基鈣钛礦太陽能電池目前存在效率低、穩定性差等問題。近日，beat365官方网站黃春輝課題組劉志偉副教授等在制備Sn基鈣钛礦研究中取得了新的進展。通過引入具有還原性作用的鹽酸苯肼（PHCl）作為自修複缺陷态鈍化劑，成功制備了光電轉化效率可達11.4%的Sn基鈣钛礦太陽能電池。

在這項工作中，作者發現在FASnI3前驅液中加入PHCl後，薄膜的晶粒變得大且光滑，但是過量引入PHCl時會有孔洞産生。通過瞬态光譜測試，發現PHCl引入後可以将載流子壽命從7.6 ns提升至25.6 ns，說明PHCl的引入有效地抑制了載流子的複合。通過采用氧化铟錫（ITO）/聚(3,4-乙撐二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）/FASnI3/C60/2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉（BCP）/銀（Ag）的反向器件結構制備的相應的太陽能電池，最佳器件的光電轉化效率可達11.4%，并擁有很好的可重複性(圖1)。同時器件也具備較高的穩定性，未封裝的器件在手套箱中保存110天後效率幾乎無衰減。此外，當器件暴露在含氧環境10天後，可以發現其在短時間内表現出效率恢複特性。

圖 1 （a）最佳器件的J-V特征曲線，（b）48個摻雜5% PHCl 的鈣钛礦器件的光電轉換效率PCE直方圖，（c）摻雜5% PHCl 的鈣钛礦器件在0.56 V 偏壓下的穩态輸出光電流和穩定輸出功率，（d）摻雜5% PHCl和未摻雜鈣钛礦器件在手套箱中的放置穩定性。

為了探究器件的高效率、高穩定性和自修複性能的根源，作者結合穩态發射光譜、X射線光電子能譜以及前驅液原位反應等測試，發現PHCl能夠還原前驅液中的Sn4+。這一結果表明，PHCl的引入能夠降低前驅液和鈣钛礦薄膜中Sn4+的含量，即使器件中部分Sn2+被氧化了，薄膜中的PHCl也能将其還原（圖2）。此外，PHCl的苯基對水和氧具有阻滞作用，也在一定程度上抑制了Sn2+的氧化。這些綜合性因素使得器件同時具備了優異的光電轉化效率、高穩定性和自修複性能，為Sn基鈣钛礦的發展提出了一個新的研究思路。

圖 2 PHCl作為自修複缺陷态鈍化劑的作用機理示意圖

該工作近期發表在Advanced Materials上，beat365官方网站博士研究生王程博和顧飛丹是文章的共同第一作者，通訊作者為劉志偉副教授。該工作得到國家自然科學基金、北京市教委科技計劃重點項目的支持。以上工作在X-Mol上也有相關介紹（https://www.x-mol.com/news/457987）。

原文鍊接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907623