顯著的效率和成本優(yōu)勢(shì)有望推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在未來(lái)跨過(guò)商業(yè)化門(mén)檻，分享乃至顛覆未來(lái)的光伏市場(chǎng)。但是，盡管前景樂(lè)觀，仍有幾朵烏云籠罩在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池真正走向商業(yè)化的路途上。正如美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室光伏認(rèn)證中心負(fù)責(zé)人Keith Emery博士和澳大利亞新南威爾士大學(xué)Martin Green教授今年年初發(fā)表公開(kāi)評(píng)論所說(shuō)：（1）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池普遍存在穩(wěn)定性問(wèn)題，很多電池在測(cè)試的過(guò)程中就發(fā)生了衰變，因此很多文獻(xiàn)報(bào)道的鈣鈦礦電池高效率都無(wú)法通過(guò)第三方認(rèn)證，其真實(shí)性都值得懷疑；（2）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池普遍存在遲滯現(xiàn)象，即IV測(cè)試正反掃測(cè)得的結(jié)果存在明顯的不一致。很多論文僅報(bào)道其中一種掃描方式得到的可能是高估的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Keith Emery和Martin Green領(lǐng)導(dǎo)著國(guó)際上最權(quán)威的太陽(yáng)能電池認(rèn)證中心，他們對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的負(fù)面意見(jiàn)表明原先的鈣鈦礦電池技術(shù)可能存在嚴(yán)重缺陷，這也可能是為什么迄今為止，除了Newport公司認(rèn)證的小面積（<0.1cm2）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池得到了認(rèn)證數(shù)據(jù)外，其他國(guó)際權(quán)威認(rèn)證中心在鈣鈦礦電池方向集體失聲的原因。
　　據(jù)了解，日本AIST（5家國(guó)際權(quán)威認(rèn)證中心之一）檢測(cè)過(guò)多家研究單位送檢的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，驗(yàn)證得到的器件性能與基于實(shí)驗(yàn)室所得數(shù)據(jù)的預(yù)期值相差較大。這也是為什么在我們于AIST認(rèn)證成功大面積（>1cm2）鈣鈦礦電池15%效率之前，權(quán)威的《Solar Cell Efficiency Tables》中鈣鈦礦太陽(yáng)能電池處于空缺狀態(tài)的原因。
　　我們通過(guò)測(cè)試數(shù)萬(wàn)條IV曲線，在比較了幾種最常見(jiàn)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)以后，發(fā)現(xiàn)P-i-N反式平面結(jié)構(gòu)電池更容易消除遲滯效應(yīng)。電池結(jié)構(gòu)如圖2所示。我們通過(guò)實(shí)施成功的界面工程，以穩(wěn)定、高導(dǎo)電、能帶調(diào)控的重?fù)诫s型無(wú)機(jī)界面材料在電極附近分別抽取電子和空穴，并在大面積范圍內(nèi)控制消除界面缺陷。這樣做的結(jié)果是：
　�。�1）該電池表現(xiàn)出迄今為止各類(lèi)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中最佳的填充因子達(dá)0.83，開(kāi)路電壓接近1.1V，小面積（0.09 cm2）電池的效率提升到18.3%，大面積（1.02 cm2）電池的效率達(dá)到16.2%；
　　（2）無(wú)論是小電池還是大電池，其IV測(cè)試的遲滯效應(yīng)都非常小，并且多批次數(shù)十個(gè)電池都表現(xiàn)出很好的工藝可重現(xiàn)性和器件性能的高度一致性（圖3）；
　　（3）器件表現(xiàn)出迄今為止各類(lèi)型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有報(bào)道以來(lái)最好的穩(wěn)定性，1000小時(shí)持續(xù)光照老化前后的性能衰減<10%。PCBM的疏水性質(zhì)和無(wú)機(jī)界面層的化學(xué)穩(wěn)定性對(duì)鈣鈦礦層起到了保護(hù)作用。我們這種反式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排除了其他由不穩(wěn)定界面材料帶來(lái)的干擾，將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能衰變的原因都集中到鈣鈦礦材料本身，可以在最大程度上真實(shí)反映鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性到底如何。意外的是，初步加速老化的測(cè)試結(jié)果幾乎是令人滿(mǎn)意的，多塊電池樣品老化前后的效率衰減均不到10%（圖4）。


圖4. 一批次10塊大面積（1.02 cm2）電池1000小時(shí)連續(xù)光照老化測(cè)試結(jié)果（測(cè)試光強(qiáng)：100mW/cm2，環(huán)境溫度：25 ，短路情況連續(xù)電流輸出）（a）歸一化效率衰減<10%，（b）效率絕對(duì)值衰減統(tǒng)計(jì)圖

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