朱彧等：钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展 23 b 长入手，开发新型添加剂，促进晶粒生长，抑制离 子迁移，从而提高器件运行稳定性及热稳定性； 100nm (3)从钙钛矿器件结构入手，选择性能稳定的无机 空穴传输层和电子传输层，从而提高器件的湿度 稳定性.因此，想要将稳定性提高到电池能被产业 Au (d) 化，还有许多工作要做 HIM 钙钛矿 mp-TiO. 参考文献 FTO+CI-Ti [1]Kojima A.Teshima K.Shirai Y,et al.Organometal halide 500nm perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells.m Chem Soc,.2009,131(17):6050 100 [2] Wang S H,Sakurai T.Wen WJ,et al.Energy level alignment at e 80 83.1 interfaces in metal halide perovskite solar cells.Adv Mater Interfaces,.2018,5(22):1800260 [3]Li Y,JiL,Liu R G,et al.A review on morphology engineering for 40 24.3% highly efficient and stable hybrid perovskite solar cells.J Mater 薹 20 干燥 Spiro-OMeTAD Chem A,2018,6(27):12842 0 空气空气湿度大于40% ◆CCO [4] Petrus M L,Schlipf J,Li C,et al.Capturing the sun:a review of 0 10 20 30 40 50 60 时间d the challenges and perspectives of perovskite solar cells.Adv Energy Mater,2017,7(16):1700264 图14CuCO2作为空穴传输层所制备的器件表征图.(a)钙钛矿表 [5]Gong J,Guo P J,Benjamin S E,et al.Cation engineering on lead 面形貌：(b)CuCrO2薄膜表面形貌：(c)Spiro-OMeTAD做空穴传输 iodide perovskites for stable and high-performance photovoltaic 层的器件截面图：(d)CuCrO2做空穴传输层的器件截面图：(e)器件 applications.J Energy Chem,2018,27(4):1017 湿度稳定性测试(CCO:CuCrO2,cl-TiO2:致密TiO2层，mp-TiO2:介孔 [6] Im J H,Lee C R,Lee J W,et al.6.5%efficient perovskite TiO2层，HTM:空穴传输层) quantum-dot-sensitized solar cell.Nanoscale,2011,3(10):4088 Fig.14 Device characterization diagram prepared by CuCrO2 as a hole [7] Kim HS,Lee C R,Im J H,et al.Lead iodide perovskite sensitized transport layer:(a)surface morphology of perovskite;(b)surface all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with morphology of CuCrO,film;(c)cross section of device for hole transport layer of Spiro-OMeTAD;(d)cross-sectional view of device for hole efficiency exceeding 9%.Sci Rep,2012,2:591 transport layer of CuCrO2;(e)device humidity stability test (CCO: [8] Yang W S,Noh J H,Jeon N J,et al.High-performance CuCrO cl-TiO:compact TiO layer,mp-tio:mesoporous TiO layer, photovoltaic perovskite layers fabricated through intramolecular HTM:hole transport layer) exchange.Science,2015,348(6240):1234 [9] Jiang Q,Zhao Y.Zhang X W,et al.Surface passivation of per- 材料不断出现与发展，但是真正能够在器件效率 ovskite film for efficient solar cells.Nat Photonics,2019,13:460 上媲美spiro--MeOTAD的还寥寥无几 [10]Yang S,Chen S,Mosconi E,et al.Stabilizing halide perovskite 4总结 surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts. Science,2019,365(6452):473 从2009年以来，钙钛矿电池效率飞速增长，已 [11]Chen Q,De Marco N,Yang Y M,et al.Under the spotlight:the 经接近单晶硅太阳能电池的25%效率，稳定性问 organio-inorganic hybrid halide perovskite for optoelectronic appli- 题已经成为阻碍钙钛矿电池产业化的最大的障 cations.Nano Today,2015,10(3):355 [12]Green M A,Ho-Baillie A,Snaith H J.The emergence of 碍.本文从钙钛矿晶格结构和器件结构入手，介绍 perovskite solar cells.Nat Photonics,2014,8:506 了钙钛矿电池的发展历程，总结了A位，B位及 [13]Kim H S,Im S H,Park N G.Organolead halide perovskite:new X位的组分调控方法、一步法、两步法及其他成膜 horizons in solar cell research.J Plrys Chem C,2014,118(11): 方法，形貌控制方法.最后，详细讨论了钙钛矿太 5615 阳能电池稳定性的影响因素，并总结了钙钛矿太 [14]Sum T C,Mathews N.Advancements in perovskite solar cells: 阳能电池当前稳定性问题的主要解决方案.要解 photophysics behind the photovoltaics.Energy Emviron Sci,2014, 7(8):2518 决钙钛矿太阳能电池稳定性问题，需要从以下几 [15]Han G F,Hadi H D,Bruno A,et al.Additive selection strategy for 点入手：(1)从钙钛矿组分入手，引入大阳离子，从 high performance perovskite photovoltaics.J Plnys Chem C,2017, 而形成更稳定的钙钛矿结构：(2)从钙钛矿薄膜生 122(25):13884材料不断出现与发展，但是真正能够在器件效率 上媲美 spiro-MeOTAD 的还寥寥无几. 4    总结 从 2009 年以来，钙钛矿电池效率飞速增长，已 经接近单晶硅太阳能电池的 25% 效率，稳定性问 题已经成为阻碍钙钛矿电池产业化的最大的障 碍. 本文从钙钛矿晶格结构和器件结构入手，介绍 了钙钛矿电池的发展历程，总结了 A 位 ，B 位及 X 位的组分调控方法、一步法、两步法及其他成膜 方法，形貌控制方法. 最后，详细讨论了钙钛矿太 阳能电池稳定性的影响因素，并总结了钙钛矿太 阳能电池当前稳定性问题的主要解决方案. 要解 决钙钛矿太阳能电池稳定性问题，需要从以下几 点入手：（1）从钙钛矿组分入手，引入大阳离子，从 而形成更稳定的钙钛矿结构；（2）从钙钛矿薄膜生 长入手，开发新型添加剂，促进晶粒生长，抑制离 子迁移，从而提高器件运行稳定性及热稳定性； （3）从钙钛矿器件结构入手，选择性能稳定的无机 空穴传输层和电子传输层，从而提高器件的湿度 稳定性. 因此，想要将稳定性提高到电池能被产业 化，还有许多工作要做. 参    考    文    献 Kojima  A,  Teshima  K,  Shirai  Y,  et  al.  Organometal  halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. J Am Chem Soc, 2009, 131（17）: 6050 [1] Wang S H, Sakurai T, Wen W J, et al. Energy level alignment at interfaces  in  metal  halide  perovskite  solar  cells. Adv Mater Interfaces, 2018, 5（22）: 1800260 [2] Li Y, Ji L, Liu R G, et al. A review on morphology engineering for highly  efficient  and  stable  hybrid  perovskite  solar  cells. J Mater Chem A, 2018, 6（27）: 12842 [3] Petrus M L, Schlipf J, Li C, et al. Capturing the sun: a review of the  challenges  and  perspectives  of  perovskite  solar  cells. Adv Energy Mater, 2017, 7（16）: 1700264 [4] Gong J, Guo P J, Benjamin S E, et al. Cation engineering on lead iodide  perovskites  for  stable  and  high-performance  photovoltaic applications. J Energy Chem, 2018, 27（4）: 1017 [5] Im  J  H,  Lee  C  R,  Lee  J  W,  et  al.  6.5% efficient  perovskite quantum-dot-sensitized solar cell. Nanoscale, 2011, 3（10）: 4088 [6] Kim H S, Lee C R, Im J H, et al. Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state  submicron  thin  film  mesoscopic  solar  cell  with efficiency exceeding 9%. Sci Rep, 2012, 2: 591 [7] Yang  W  S,  Noh  J  H,  Jeon  N  J,  et  al.  High-performance photovoltaic  perovskite  layers  fabricated  through  intramolecular exchange. Science, 2015, 348（6240）: 1234 [8] Jiang  Q,  Zhao  Y,  Zhang  X  W,  et  al.  Surface  passivation  of  per￾ovskite film for efficient solar cells. Nat Photonics, 2019, 13: 460 [9] Yang  S,  Chen  S,  Mosconi  E,  et  al.  Stabilizing  halide  perovskite surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts. Science, 2019, 365（6452）: 473 [10] Chen Q, De Marco N, Yang Y M, et al. Under the spotlight: the organic–inorganic hybrid halide perovskite for optoelectronic appli￾cations. Nano Today, 2015, 10（3）: 355 [11] Green  M  A,  Ho-Baillie  A,  Snaith  H  J.  The  emergence  of perovskite solar cells. Nat Photonics, 2014, 8: 506 [12] Kim H S, Im S H, Park N G. Organolead halide perovskite: new horizons  in  solar  cell  research. J Phys Chem C,  2014,  118（11）: 5615 [13] Sum  T  C,  Mathews  N.  Advancements  in  perovskite  solar  cells: photophysics behind the photovoltaics. Energy Environ Sci, 2014, 7（8）: 2518 [14] Han G F, Hadi H D, Bruno A, et al. Additive selection strategy for high performance perovskite photovoltaics. J Phys Chem C, 2017, 122（25）: 13884 [15] 时间/d 标准化光电转化效率/% (a) 1 μm (b) 1 μm 100 nm (c) (e) 500 nm 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 干燥 空气 空气湿度大于40% Spiro-OMeTAD CCO 24.3% 83.1% 40 50 60 Au (d) HTM 钙钛矿 500 nm mp-TiO2 FTO+Cl-TiO2 图 14    CuCrO2 作为空穴传输层所制备的器件表征图. （a） 钙钛矿表 面形貌；（b） CuCrO2 薄膜表面形貌；（c） Spiro-OMeTAD 做空穴传输 层的器件截面图；（d） CuCrO2 做空穴传输层的器件截面图；（e） 器件 湿度稳定性测试（CCO：CuCrO2，cl-TiO2：致密 TiO2 层，mp-TiO2：介孔 TiO2 层，HTM：空穴传输层） Fig.14    Device characterization diagram prepared by CuCrO2 as a hole transport  layer:  (a)  surface  morphology  of  perovskite;  (b)  surface morphology of CuCrO2 film; (c) cross section of device for hole transport layer  of  Spiro-OMeTAD;  (d)  cross-sectional  view  of  device  for  hole transport  layer  of  CuCrO2 ;  (e)  device  humidity  stability  test  (CCO: CuCrO2 , cl-TiO2 : compact TiO2 layer, mp-tio2 : mesoporous TiO2 layer, HTM: hole transport layer) 朱    彧等： 钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展 · 23 ·