近年來，鈣鈦礦材料由于優(yōu)異的光電特性和溶液加工性能，在光伏等光電子領(lǐng)域受到關(guān)注。目前，有機-無機混合鈣鈦礦太陽能電池的最高光電轉(zhuǎn)化效率已超過約25%，與商業(yè)化的多晶硅太陽能電池性能相當(dāng)，進一步提高器件效率和穩(wěn)定性是鈣鈦礦電池走向商業(yè)化的關(guān)鍵。
中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷宋延林課題組在有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池制備及性能研究方面開展了研究，利用有機陽離子置換方法實現(xiàn)一維到三維鈣鈦礦的原位轉(zhuǎn)化，獲得大面積和高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜，器件的光伏性能得到明顯提高（Adv. Mater.2018, 30, 1804454）；利用甲胺氣體液化鈣鈦礦薄膜，再通過控制甲胺氣體揮發(fā)，首次實現(xiàn)了在二氧化鈦基底上形成由毫米級單晶鈣鈦礦晶粒構(gòu)成的大面積鈣鈦礦薄膜（Nat. Commun. 2020, 11, 5402）；此外，在提高錫基鈣鈦礦電池性能和穩(wěn)定性方面也取得進展（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6688）。
由于有機-無機雜化鈣鈦礦中存在有機陽離子，薄膜的熱穩(wěn)定性差，影響器件的光伏性能和壽命。無機銫離子代替有機陽離子制備全無機鈣鈦礦電池具有重要意義。近日，課題組在全無機鉛鈣鈦礦薄膜制備和光伏電池研究方面取得了新進展?？蒲腥藛T采用PbI2、CsI 和二甲基碘化銨（DMAI）作為前驅(qū)體，采用真空輔助熱退火的方法制備了CsPbI3鈣鈦礦薄膜。研究通過調(diào)節(jié)退火過程中的環(huán)境壓力，平衡鈣鈦礦薄膜轉(zhuǎn)變過程中有機副產(chǎn)物的產(chǎn)生和釋放速度，促進鈣鈦礦的成核和結(jié)晶以及降低薄膜內(nèi)缺陷態(tài)密度和提高載流子壽命，器件的光伏性能得到明顯提高，光電轉(zhuǎn)化效率從17.26%提高至20.06%，且電池的穩(wěn)定性明顯改善。
