2019年8月，美國國家可再生能源實驗室(NREL)更新了Best Research-Cell Efficiency Chart，鈣鈦礦太陽能電池的效率再創(chuàng)新高，達到25.2%，這項紀錄由韓國化學技術研究所（Korea Research Institute of Chemical Technology，KRICT）&麻省理工（MIT）共同創(chuàng)造。但過去了一年多，人們還是不知道他們是怎么實現(xiàn)的？千呼萬喚始出來！2021年2月24日，Nature期刊刊發(fā)了他們的研究成果，讓我們先睹為快！在過去的幾年中，由于制備方案、化學成分和相穩(wěn)定方法的發(fā)展，讓金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSC）成為最有效和低成本的、可溶液加工的光伏技術之一。但是，這些器件的光收集性能仍然受到過多載流子復合的限制。盡管全球研究人員投入很多努力，但性能最佳的PSC性能還是受到相對較低的填充因子和高開路電壓缺陷（輻射開路電壓極限值減去高開路電壓）的限制。電荷載流子管控的改進與填充因子和開路電壓密切相關，因此為提高PSC的器件性能并達到其理論效率極限提供了一條途徑。有鑒于此，KRICT的Jangwon Seo，Seong Sik Shin和MIT的Moungi G. Bawendi報道了一種通過增強電荷載體管理來改善PSC性能的整體方法。首先，研究人員通過調整二氧化錫（SnO2）的化學浴沉積來開發(fā)具有理想膜覆蓋率、厚度和成分的電子傳輸層。其次，他們將鈍化策略在本體和界面之間解耦，從而改善了性能，同時使帶隙損失最小。在正向偏置中，該器件顯示出高達17.2％的電致發(fā)光外部量子效率和高達21.6％的電致發(fā)光能量轉換效率。作為太陽能電池，它們可實現(xiàn)25.2％的認證光電轉換效率，相當于其帶隙熱力學極限的80.5％。研究內(nèi)容研究人員將SnO2層的薄膜性質隨反應時間的變化分為兩個主要階段。階段A顯示具有平面形態(tài)SnO2層的生長。在階段A中，反應早期的階段Ai酸性最強（pH 1），其次是階段A-ii（pH 1.5），在此階段，化學浴沉積反應的主要產(chǎn)物是SnO2；接下來反應進行到階段A-iii（pH 3），由于如果氧氣溶解在反應溶液中，則極有可能將Sn2+不完全氧化為Sn4+，產(chǎn)生SnO2-X，0<X<2 。階段B是反應的最后階段，具有相互連接的納米棒獨特的形態(tài)，pH最高為6。此時，缺氧的SnO2-x與Sn6O4(OH)4和SnO結合，它們作為第二相產(chǎn)生。
