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近年來(lái)，充電機(jī)充電無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能蓄電池是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的手段之一，但其光電轉(zhuǎn)換效率較低。究其原因，無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部大量的復(fù)合反應(yīng)降低了充電機(jī)充電蓄電池的性能。如何提高無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量以及減少薄膜的缺陷態(tài)是目前充電機(jī)充電鈣鈦礦蓄電池研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。其中，充電機(jī)充電全無(wú)機(jī)型鈣鈦礦太陽(yáng)能蓄電池由于具有較高的載流子遷移率，較大的光吸收系數(shù)，以及在高溫和高濕環(huán)境中具有優(yōu)異的穩(wěn)定性而受到極大關(guān)注，如何在不破壞穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高當(dāng)前的效率是目前急需解決的問(wèn)題之一。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，暨南大學(xué)唐群委教授團(tuán)隊(duì)在Advanced Energy Materials雜志上發(fā)表 “Lanthanide Ions Doped CsPbBr3 Halides for HTM-free 10.14%-Efficiency Inorganic Perovskite Solar Cell with an Ultrahigh Open-Circuit Voltage of 1.594 V”的論文。段加龍博士生為第一作者，唐群委教授為文章的唯一通訊作者。

該工作創(chuàng)新性地利用元素工程，將鑭系稀土元素作為添加劑引入到無(wú)機(jī)鈣鈦礦CsPbBr3薄膜當(dāng)中，顯著增加了晶粒尺寸，同時(shí)由于晶界的減少以及晶界的鈍化，有利于加速電荷傳輸，抑制電荷復(fù)合，獲得了10.14%的光電轉(zhuǎn)換效率和1.594 V的開路電壓，這都是目前充電機(jī)充電CsPbBr3基無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能蓄電池領(lǐng)域的最高記錄。另外，該充電機(jī)充電蓄電池具有很好的穩(wěn)定性能，在相對(duì)濕度80RH%的氣氛中經(jīng)過(guò)110天其光電轉(zhuǎn)換效率基本不變。這也是是唐群委團(tuán)隊(duì)今年繼在Angew. Chem. Int. Ed. (2018, 57, 3787-3791; 2018, 57, 5746-5749)發(fā)表兩篇重要工作之后，又一次在國(guó)際頂級(jí)雜志發(fā)表論文，推動(dòng)了充電機(jī)充電全無(wú)機(jī)CsPbBr3鈣鈦礦太陽(yáng)蓄電池的發(fā)展。
【圖文簡(jiǎn)介】

圖一 稀土摻雜無(wú)機(jī)鈣鈦礦充電機(jī)充電蓄電池的晶體結(jié)構(gòu)表征


（a）無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜的表面SEM圖。
（b）無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜的斷面SEM圖。
（c）無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜的XRD圖譜。
（d）無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜的晶格常數(shù)的變化曲線。
（e）Pb 4f的高分辨率XPS圖譜。

圖二 稀土摻雜無(wú)機(jī)鈣鈦礦充電機(jī)充電蓄電池的光伏性能表征


（a）充電機(jī)充電蓄電池結(jié)構(gòu)斷面圖。
（b）不同稀土離子摻雜的鈣鈦礦充電機(jī)充電蓄電池的J-V曲線。
（c）不同稀土離子摻雜的鈣鈦礦充電機(jī)充電蓄電池的IPCE曲線。
（d）五種鈣鈦礦太陽(yáng)能充電機(jī)充電蓄電池的效率穩(wěn)態(tài)輸出。

圖三 載流子壽命測(cè)試表征


不同稀土離子摻雜的鈣鈦礦薄膜的瞬態(tài)熒光衰減測(cè)試。

圖四 電荷復(fù)合測(cè)試表征

（a）短路電流密度與光強(qiáng)的關(guān)系。
（b）開路電壓與光強(qiáng)的關(guān)系。
（c）缺陷態(tài)密度測(cè)試。
（d）Tafer曲線測(cè)試


圖五 穩(wěn)定性測(cè)試表征


（a）充電機(jī)充電蓄電池在RH = 80%，T = 25 ℃下的穩(wěn)定性。
（b）充電機(jī)充電蓄電池在RH = 0%，T = 80 ℃下的穩(wěn)定性。