2021 Science Advances：挑戰WBG混合鹵化物鈣鈦礦的性能限制！

因精准才能頂尖！

　　Science Advances (IF 14.136) 於2021年11月刊登美國洛杉磯加利福尼亞大學 (UCLA) Yang Yang、勞倫斯伯克利國家實驗室Carolin M. Sutter-Fella與土耳其馬爾馬拉大學Ilhan Yavuz等人的研究成果。過去已證明金屬鹵化物鈣鈦礦，若其碘的X位被溴部分取代，擁有極大的商業化潛力可應用於傳統PV產品，如：Si和CuInGaSe₂ (CIGS) 集成的串聯光伏(photovoltaic, PV)。通過控制I/Br比，混合鹵化物鈣鈦礦的光學帶隙可以調整到1.64到1.70eV之間，通常在該領域被稱為寬帶隙 (wide-bandgap, WBG) 鈣鈦礦，很適合雙結串聯PV (photovoltaic, PV) 中的前電池應用。使用這種WBG混合鹵化物鈣鈦礦作為前電池吸收體，以實現基於鈣鈦礦的串聯太陽能電池，其功率轉換效率超過29%。然而，他們的大電壓損耗限制了它們的最終性能。目前只有少數研究探討電壓不足的問題，而這也是此領域未解決的挑戰。在此篇研究中，作者們研究了WBG混合鹵化物鈣鈦礦的形成動力學和缺陷物理，並與相應的三碘化物組合物相比。

WBG混合鹵化物鈣鈦礦的異常形成動力學。

　　作者們使用光焱科技的QE-R量子效率檢測系統與其他儀器協助檢測。結果發現，在加入溴化物後，包含溴化物的組合物改變了鈣鈦礦結晶途徑。富含溴化物在熱力學上會更穩定，因此在過飽和過程中會先從溶液中成核。為達到最終的化學計量目標，在鈣鈦礦生長階段中實現了鹵化物均質化。進一步闡明了一個物理模型，該模型將溴化物的作用與薄膜的形成動力學、缺陷物理和最終的光電特性相關聯。這項研究將引導研究者重新思考前驅體工程和結晶控制對WBG混合鹵化物鈣鈦礦的重要性，以實現基於這些材料的更高效和穩定的PV。

　　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。