中國儲能網(wǎng)訊：有機-無機鈣鈦礦材料在光-電轉(zhuǎn)換等領域具有巨大的應用前景。在短短4年內(nèi)，鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率從9%提升到目前超過20%，已接近多晶硅的水平。
中國科學院青島生物能源與過程研究所長時間專注于鈣鈦礦新材料和大規(guī)模制備工藝的開發(fā)。其能源應用技術分所的研究團隊已率先利用甲脒離子代替甲胺離子開發(fā)出具有更優(yōu)禁帶寬度和高溫穩(wěn)定性的新型鈣鈦礦材料。在溶液法成膜工藝上，探討了前驅(qū)體反應的調(diào)控對提高鈣鈦礦薄膜均勻性的制約作用。在此基礎上，逄淑平帶領研究組與美國布朗大學、廈門惟華光能公司合作開發(fā)出一種全新的氣體后修復技術，以解決鈣鈦礦大規(guī)模成膜均勻性問題，相關成果發(fā)表于國際化學期刊《德國應用化學》(Angew.Chem.Int.Edit.)，題目為Methylamine-Gas Induced Defect-Healing Behaviorof CH3NH3PbI3 Thin Films for Perovskite Solar Cells，論文得到審稿人的高度評價，被期刊編輯部選為VIP(Very Important Paper)文章。
高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的大面積制備是鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展的瓶頸。目前常用的溶液旋涂法是只適應于制備小面積的鈣鈦礦薄膜。由于鈣鈦礦材料自身易于結(jié)晶和溶劑相對較慢揮發(fā)的特性，在基于噴霧、涂布等工業(yè)技術制備的鈣鈦礦薄膜通常存在較多的缺陷結(jié)構，且均一性較差。這類缺陷會引起空間電場的不均勻分布，從而提高了光生載流子的復合幾率，影響了器件的輸出性能。
逄淑平研究發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦材料可以跟甲胺氣體直接反應生成一種可以流動的液體，其良好的流動特性使其可以有效修復材料中的缺陷結(jié)構，修復后可以通過改變外部環(huán)境使氣體自發(fā)脫離鈣鈦礦材料。整個過程類似于一個簡單的呼吸過程，僅需要幾秒鐘的時間就可以完成鈣鈦礦薄膜中晶體結(jié)構的重構。且結(jié)構重構后的晶格取向性得到明顯提高，這將更有利于載流子在鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的分離和傳輸。
此種氣體修復工藝在狹縫涂布工藝制備的大面積鈣鈦礦薄膜上同樣展現(xiàn)出超強的修復能力，合作伙伴廈門惟華光能公司證明該氣體修復過程不受尺寸、基底材料等因素的限制，可以大規(guī)模制備高均勻性鈣鈦礦薄膜，該工藝使得開發(fā)大面積高效率鈣鈦礦太陽能電池成為可能。青島能源所在此基礎上已申請專利保護核心知識產(chǎn)權。
該研究得到中國科學院青年促進會、國家自然科學基金委、山東省自然科學基金重點項目、青島市應用基礎研究計劃項目以及青島儲能技術研究院的資助。
