臧子豪，李晗升，姜显园，宁志军

上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210

1 引言

高效低成本太阳能电池的开发对于解决能源与环境问题有重要意义。在过去的十年间，卤素钙钛矿太阳能电池发展迅速，其光电转换效率从最初的3.8%1迅速提高到25.2%2，可与硅电池40余年的发展相媲美；卤素钙钛矿可以通过低成本的溶液法大规模制备；因此卤素钙钛矿被认为是下一代太阳能电池最有前途的材料之一3。目前常用组成通式为ABX3的卤化钙钛矿材料作为太阳能电池的吸光层，其中A位为有机或无机阳离子，如甲胺离子(MA+)，甲脒离子(FA+)和铯离子，B位为二价金属离子，X位为卤素阴离子。这类材料有合适的带隙4,5、高吸收系数6–8、较小的激子结合能9,10、高载流子迁移率6,11、对缺陷容忍度高12–14等优异光伏特性。

目前高效率钙钛矿太阳能电池均采用铅基钙钛矿材料。然而，铅的重金属特性可能使其大规模应用受到限制15。为解决此问题，用无毒、低毒元素代替铅的研究备受关注16，如锡17,18、锗19–21、铜22–24、铋25–27、锑28等。在上述元素中，锡和铅具有类似的电子结构，锡钙钛矿也表现出优异的光电性质，如较高的载流子迁移率和更小的带隙，因此其理论效率更高。

由于锡钙钛矿发展前景良好，近年来锡钙钛矿领域的研究方兴未艾，目前已经有近百个课题组致力于锡钙钛矿的研究。各课题组从材料组成、结晶调控和器件结构等方面进行研究，有效降低了材料的氧化程度和缺陷密度、提升了载流子迁移率，大提高了器件性能。……