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的毒性限制了其工業化進程，将Pb取代成環境友好的Sn元素能夠有效解決這一問題。近日，本課題組在制備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，但是當過量引入PHCl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的引入有效的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%，并擁有極佳的可重複性。同時器件也具備較高的穩定性，将未封裝的器件放在手套箱中可保證110天内接近零衰減。此外，将電池暴露在含氧環境10天後，可以發現其在短時間内表現出驚人的效率恢複特性。

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。

為了進一步探究自修複機理，作者結合穩态發射光譜，X射線光電子能譜以及原位前驅液反應等測試，發現在PHCl能夠還原前驅液中的Sn⁴⁺，使薄膜的晶粒變得大且光滑。PHCl的苯基對水和氧有阻滞作用，當器件中部分Sn²⁺被氧化後，而還原性肼基對Sn缺陷有鈍化和修複作用，從而使得器件同時具備了優異的光電轉化效率和穩定性，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

工作内容詳見https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907623。

恭喜王程博和顧飛丹同學！