近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院魏展畫(huà)教授課題組在鈣鈦礦電池的研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際著名期刊Journal of the American Chemical Society（DOI：10.1021/jacs.9b11546）該期刊的影響因子為14.695，是化學(xué)和材料領(lǐng)域著名的三大刊物（JACS、Angew、AM）之一。論文的第一作者為謝立強(qiáng)老師，通訊作者是魏展畫(huà)教授，華僑大學(xué)是該論文的唯一通訊單位。 

    據(jù)了解，基于碘鉛甲脒（FAPbI3）的鈣鈦礦具有合適的禁帶寬度、較寬的光譜響應(yīng)范圍和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，有望用于制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。然而，F(xiàn)APbI3往往需要較高含量的溴摻雜（通常高于17%）或陽(yáng)離子摻雜來(lái)穩(wěn)定其光活性的鈣鈦礦相（α相，黑色），并抑制其向非鈣鈦礦相（δ相，黃色）轉(zhuǎn)變。這種摻雜雖然提高了鈣鈦礦的相穩(wěn)定性，但又會(huì)反過(guò)來(lái)降低其光譜響應(yīng)范圍，犧牲電流輸出。   

圖 (a) CsPbBr3-FA鈣鈦礦膜的生長(zhǎng)過(guò)程示意圖, (b)鈣鈦礦電池的J-V曲線(xiàn)和性能參數(shù)，（c）鈣鈦礦電池的工況穩(wěn)定性。 

    本次研究成果報(bào)道了一種基于CsPbBr3簇誘導(dǎo)的、自下而上的鈣鈦礦結(jié)晶方式，能夠制備出具有純?chǔ)料唷⒏哔|(zhì)量、低缺陷濃度、無(wú)甲胺陽(yáng)離子的鈣鈦礦膜。研究者發(fā)現(xiàn)預(yù)合成的CsPbBr3粉末能在鈣鈦礦前驅(qū)液中形成納米尺度的團(tuán)簇，這些團(tuán)簇在鈣鈦礦中間體的形成過(guò)程中能作為晶種輔助鈣鈦礦膜的生長(zhǎng)，并在后續(xù)的退火處理中被除去（圖a）。采用這種制備方法，僅需使用1%-6%的CsPbBr3就能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、無(wú)甲胺陽(yáng)離子鈣鈦礦的制備，從而使得這種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的短路電流密度達(dá)到24.52 mA/cm2，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到21.78%（圖b）。更重要的是，優(yōu)化后的鈣鈦礦電池能在工作狀況下（100 mW/cm2光照、最大功率點(diǎn)跟蹤）測(cè)試1000小時(shí)后，保持82%的初始效率（圖c）。本研究提出了一種新的通過(guò)調(diào)控鈣鈦礦前驅(qū)液化學(xué)組成來(lái)制備高效率、高穩(wěn)定性鈣鈦礦電池的方法，后續(xù)有望通過(guò)優(yōu)化鈣鈦礦/電荷傳輸層界面，進(jìn)一步提高鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性。 

    魏展畫(huà)教授課題組的研究生林克斌、盧建勛、馮文靜、宋沛泉、嚴(yán)傳鐘、劉凱凱、沈莉娜以及田成波老師等參與了本研究工作。該研究項(xiàng)目還得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金、華僑大學(xué)科研基金和華僑大學(xué)中青年教師創(chuàng)新能力提升計(jì)劃等的支持。 

    論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11546

（編輯：吳江輝）