提高全无机钙钛矿太阳能电池效率和载流子寿命的策略

全无机钙钛矿最近被证明对光伏(PV)的发展非常有前途，因为它们有可能实现比基于有机和无机材料的混合钙钛矿太阳能电池更好的热稳定性。尽管它们可能具有优势，但大多数完全基于无机钙钛矿的太阳能电池表现出较差的能源效率和较短的载流子寿命。

这些令人失望的表现主要是由于非辐射复合引起的能量损失，这是一个电荷载流子重新组合并释放声子而不是光子的过程。到目前为止，该过程导致的能量损失和效率降低阻碍了全无机钙钛矿太阳能电池的实际实施。

中国科学院的研究人员最近设计了一种策略，可以帮助提高效率并延长与全无机钙钛矿太阳能电池相关的载流子寿命。该策略在Nature Energy中介绍，基于一种称为表面原位重建(SISR)的方法，该方法需要用特定的化学物质处理材料以在其表面上形成新层。

“我们通过CsF处理开发了无机钙钛矿的SISR策略，可以抑制非辐射复合并促进空穴提取，”褚新波，叶秋峰及其同事在他们的论文中写道。“引入的氟可以有效地钝化表面缺陷，载流子寿命从11.5 ns延长到737.2 ns。此外，可以生成更宽带隙钙钛矿层作为梯度异质结，以促进空穴提取。

研究人员引入的SISR策略需要用氟化铯(CsF)处理无机钙钛矿，氟化铯是一种可以抑制非辐射复合过程的化学物质，同时也促进了孔的提取。在他们的研究中，他们专门将这种方法应用于CsPbIx溴3−x，一种无机钙钛矿，通常用于制造光伏吸收器。

Chu，Ye和他们的同事随后进行了一系列测试，旨在评估基于CsPbI的全无机钙钛矿太阳能电池的性能。x溴3−x这是按照他们的策略处理的。他们的发现非常有希望，表明他们提出的策略成功地提高了太阳能电池的效率，并延长了其载流子寿命。

“SISR反应机理已通过动力学计算和实验得到验证，”Chu，Ye和他们的同事在他们的论文中写道。“A CsPbIx溴3−x采用SISR的太阳能电池在21.02 V的高开路电压和1.27%的填充因子下实现了85.3%的效率。

该研究团队最近的工作可能对开发稳定，高效和可靠的全无机钙钛矿PV具有有价值的意义。除了为新太阳能电池的开发提供信息外，它还可能很快为评估其他SISR策略限制无机钙钛矿中非辐射复合损失的潜力的新研究提供信息。

虽然Chu，Ye和他们的同事到目前为止只在CsPbI上测试了他们的策略。x溴3−x，他们认为它也可以应用于其他无机钙钛矿。将来，它可以在其他材料样品和太阳能电池上进行测试，以验证其可推广性。