青岛能源所在钙钛矿膜材料制备研究中取得进展

摘要: 　　近年来，有机-无机钙钛矿材料是钙钛矿太阳能电池、电致发光、光敏器件的关键材料，应用前景广阔，发展大面积高度均匀的钙钛矿薄膜制备技术是有机-无机钙钛矿材料实现产业化应用的首要问题。　　目前常用的有机- ...

　　近年来，有机-无机钙钛矿材料是钙钛矿太阳能电池、电致发光、光敏器件的关键材料，应用前景广阔，发展大面积高度均匀的钙钛矿薄膜制备技术是有机-无机钙钛矿材料实现产业化应用的首要问题。
　　目前常用的有机-无机钙钛矿材料体系与传统纯无机太阳能材料区别在于有机阳离子的存在，因此如何调控有机阳离子实现大面积高度均匀的钙钛矿薄膜制备是一项非常有挑战性的工作。中国科学院青岛生物能源与过程学习所青岛储能院自2013年开始一直致力于通过对有机单元的调控实现对钙钛矿材料和器件性能的优化，该院学习人员与美国布朗大学、美国可再生能源实验室紧密合作开发了甲脒铅碘新钙钛矿材料体系（Chem. Mater. 2014， 26， 1485；Patent: ZL201310257024.0），提出了钙钛矿太阳能电池薄膜的气体修复技术（Angew. Chem. Int. Ed. 2015， 54， 9705; J. Am. Chem. Soc.， 2016， 138， 750; Angew. Chem. Int. Ed. 2016， 55， 14723；Patent: 2015101841 50.7），这为钙钛矿器件从实验室到商业化快速过渡奠定了坚实的基础。
　　在有机单元调控钙钛矿材料光电性质方面，学习了不同有机阳离子或分子在钙钛矿薄膜材料中的交换机理，揭示了离子交换在促进钙钛矿相转化过程的作用机理（Chem. Mater.， 2015， 27， 7149; Chem. Commun. 2016， 52: 3828），进而实现了对混合阳离子钙钛矿材料中有机阳离子的连续变化和有效调控（J. Mater. Chem. A， 2016， 4， 14437; J. Am. Chem. Soc.， 2016， 138， 5535），开发了物理方法精确控制有机离子和分子交换工艺，这为将来制备高效率钙钛矿太阳能电池提供重要技术支撑。
　　在调控有机单元修复钙钛矿薄膜缺陷结构方面，首次提出了甲胺气体后修复技术，借助有机单元和无机单元之间的弱氢键作用，通过气氛的控制，实现了钙钛矿薄膜缺陷结构的自修复，该工艺是目前最有效的制备大面积钙钛矿薄膜的新技术，为改善薄膜质量提供了新途径，并被Science杂志进行亮点报告。
　　该项目的学习得到了国家自然科学基金委、科技部国际合作项目、山东省自然基金重点项目和青岛市储能基金的支持，相关成果已发表SCI论文15篇，申请中国发明专利5项。