2021 Angew. Chem. Int. Ed.：超過1.23V的開路電壓! 如何解決鈣鈦礦薄膜缺陷問題?
因精准才能頂尖！
Angewandte Chemie (IF 15.336) 於2021年12月刊登一項研究。有機-無機鹵化物鈣鈦礦薄膜在溶液處理時，在表面和晶界處很容易形成相關的缺陷 (包括鹵化物空位和間隙缺陷)。其中，
- 未配位的鉛陽離子在帶隙內產生缺陷能級
- 過量的碘化物會干擾界面載流子傳輸
因此，這些缺陷會導致器件中嚴重的非輻射複合、滯後和大量能量損失。此處，研究團隊引入聚丙烯腈 (polyacrylonitrile, PAN) 來鈍化鈣鈦礦薄膜中的未配位鉛陽離子。透過使用光焱科技的QE-R量子效率測量系統來記錄外部量子效率 (EQE) 與其他儀器協助檢測。在多個常見的聚合物比較後，結果發現，相較常用的羰基，氰基的配位能力較強。強配位會降低薄膜表面的I/Pb比。因此，使用PAN鈣鈦礦薄膜，其器件效率從21.58 %提高到23.71 %，開路電壓由1.12 V提高到1.23 V，離子遷移活化能提高，運行穩定性也提升。
量子效率檢測系統除了用於鈣鈦礦太陽能電池的EQE (External Quantum Efficiency) 光譜分析，同時對於太陽能電池在太陽光模擬器下的短路電流，也提供了Jsc (short-circuit current density)的比對，以證明實驗的真確性！
鈣鈦礦太陽能電池的器件結構。
引入具有C≡N基團的聚丙烯腈來鈍化鈣鈦礦薄膜中的未配位鉛陽離子。器件效率從21.58 %提高到23.71 %，開路電壓從1.12 V提高到1.23 V。
EQE曲線和綜合控制電流和PVSK-PAN太陽能電池。
本文關鍵字：鹵化物鈣鈦礦薄膜、halide perovskite film、聚丙烯腈、polyacrylonitrile、量子效率、Quantum Efficiency
