近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心熊奕敏課題組副研究員曹亮與中科院上海應(yīng)用物理研究所高興宇課題組、蘇州大學(xué)孫寶全課題組合作，發(fā)現(xiàn)提高有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜結(jié)晶相純度尤其是表面結(jié)晶相純度，能有效消除鈣鈦礦太陽能電池器件遲滯效應(yīng)和提升器件性能，并且器件遲滯效應(yīng)的消除并不依賴于器件結(jié)構(gòu)。此項研究揭示了鈣鈦礦結(jié)晶相純度尤其是表面結(jié)晶相純度對器件J-V遲滯效應(yīng)有重要影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)會期刊ACS Applied Materials & Interfaces上(2017, 9 (27), 23141–23151)。 >>oASo  
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　　探索新能源材料及器件、利用太陽能應(yīng)對能源危機(jī)已成為一項重要課題。在短短的幾年內(nèi)，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已提升到22.1%，接近單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率(26.3%)。因而，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦(ABX3型結(jié)構(gòu))材料被認(rèn)為是下一代太陽能電池材料的有力競爭者。然而，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池走出實驗室實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化仍存在一些問題，如提升高效器件的穩(wěn)定性、降低遲滯效應(yīng)及實現(xiàn)大面積制備等。 xZ9}8*Q&:  
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　　目前廣泛報道的快速退火方法制備的鈣鈦礦太陽能電池器件的J-V曲線表現(xiàn)出明顯的遲滯效應(yīng)。論文研究人員利用上海光源的掠入射X射線衍射(GIXRD)對制備的CH3NH3PbI3-xClx薄膜進(jìn)行了系統(tǒng)表征。通過改變X射線的探測深度發(fā)現(xiàn)鈣鈦薄膜結(jié)晶相不純，尤其是薄膜表面存在明顯的多相結(jié)構(gòu)。 T+AlcOP  
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　　為了明確有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜結(jié)晶相純度，尤其是表面相純度對器件遲滯效應(yīng)和性能的影響，研究人員通過優(yōu)化后處理條件提高了的CH3NH3PbI3-xClx薄膜的結(jié)晶相純度，消除了薄膜表面的多相結(jié)構(gòu)�；�于此類薄膜的器件未表現(xiàn)明顯遲滯效應(yīng)，且光電轉(zhuǎn)換性能得到進(jìn)一步提升。 ,<uiitOo  
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　　值得說明的是，器件遲滯效應(yīng)的消除并不依賴于器件結(jié)構(gòu)，即正式N-i-P結(jié)構(gòu)或反式P-i-N結(jié)構(gòu)，揭示了鈣鈦礦結(jié)晶相純度尤其是表面結(jié)晶對器件J-V遲滯效應(yīng)和性能有主要影響。結(jié)合XPS和SEM結(jié)果，充分說明有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜表面結(jié)晶相純度影響表面或者晶界處低配位的Pb和I離子。這些離子作為電荷陷阱，導(dǎo)致遲滯效應(yīng)及低光電轉(zhuǎn)化效率。因此，提高鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶性、尤其是表面的結(jié)晶相純度，有利于開發(fā)高性能無遲滯有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池。 '(3Nopl  
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　　中科院上海應(yīng)物所楊迎國、馮尚蕾和蘇州大學(xué)許衛(wèi)東為本文共同第一作者，高興宇、曹亮和孫寶全為論文共同通訊作者。該研究成果得到了上海光源BL14B衍射線站、國家自然科學(xué)基金項目、中科院百人計劃項目等的資助。 YLA557~  
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　　論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.7b03941