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全无机钙钛矿太阳电池的制备及稳定性

彭会荣 ,  蔡墨朗 ,  马爽 ,  时小强 ,  刘雪朋 ,  戴松元

化学进展 ›› 2021, Vol. 33 ›› Issue (1) :136-150

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化学进展 ›› 2021, Vol. 33 ›› Issue (1) :136-150 DOI: 10.7536/PC200652
综述
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全无机钙钛矿太阳电池的制备及稳定性

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Fabrication and Stability of All-Inorganic Perovskite Solar Cells

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摘要

全无机钙钛矿太阳电池因其热稳定性好、载流子迁移率高,可用于制备叠层电池等优点备受关注。随着人们对全无机钙钛矿太阳电池的深入研究和制备工艺的持续优化,全无机钙钛矿太阳电池的光电转换效率已经突破19%。然而,全无机钙钛矿材料相稳定性较差,这使得实现全无机钙钛矿太阳电池在空气环境下制备和长期使用面临巨大挑战。众多科研工作者通过分析全无机钙钛矿材料的相变机制,有针对性地提出了包括添加剂工程、界面工程和开发全无机钙钛矿量子点电池等多种方式来改善全无机钙钛矿太阳电池的长期稳定性。本综述从全无机钙钛矿材料与电池的结构、活性层制备方法和稳定性研究三个方面总结了近年来关于全无机钙钛矿太阳电池的研究进展。

Abstract

The all-inorganic perovskite solar cells(PSCs) have attracted much attention because of their good thermal stability, high carrier mobility and excellent compatibility with tandem devices. With the in-depth study of all-inorganic PSCs and continuous optimization of the fabrication process, the power conversion efficiency of all-inorganic PSCs have exceeded 19%. However, the phase stability of all-inorganic perovskite materials is relatively poor, therefore, the preparation and long-term application of all-inorganic PSCs in the air environment still faces great challenges. By analyzing the phase transition mechanism of all-inorganic perovskite, many researchers have proposed various methods including additive engineering, interface engineering and the development of all-inorganic perovskite quantum dot solar cells to improve their long-term stability. This review summarizes the research progress of all-inorganic PSCs in recent years from the aspects of all-inorganic perovskite materials and structure of solar cells, the fabrication method of the active layer and its phase stability.

Contents:

1 Introduction

2 All-inorganic perovskite solar cells

2.1 Crystal structure of all-inorganic perovskite materials

2.2 Architecture of all-inorganic perovskite solar cells

3 Fabrication methods of all-inorganic perovskite films

3.1 Solution processing technique

3.2 Vacuum processing technique

4 Research progress on the phase stability of all-inorganic perovskite

4.1 Mechanism of phase instability

4.2 Strategy for improving phase stability

5 Conclusion and outlook

Graphical abstract

关键词

钙钛矿太阳电池 / 全无机钙钛矿 / 制备方法 / 相稳定性 / 添加剂

Key words

perovskite solar cells / all-inorganic perovskite / fabrication method / phase stability / additive

引用本文

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彭会荣, 蔡墨朗, 马爽, 时小强, 刘雪朋, 戴松元. 全无机钙钛矿太阳电池的制备及稳定性[J]. 化学进展, 2021, 33(1): 136-150 DOI:10.7536/PC200652
Huirong Peng, Molang Cai, Shuang Ma, Xiaoqiang Shi, Xuepeng Liu, Songyuan Dai. Fabrication and Stability of All-Inorganic Perovskite Solar Cells[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(1): 136-150 DOI:10.7536/PC200652

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1 引言

近年来,可溶液制备的钙钛矿材料广泛应用于高效太阳电池、发光二极管、光电探测器和激光器等领域,获得了前所未有的关注和深入研究[1,2]。其中,钙钛矿太阳电池得到了快速稳定的发展,被认为是最有前景的光伏电池之一[3 ⇓~5]。在短短几年的时间里,钙钛矿太阳电池的光电转换效率已经从最初的3.8%上升至25.2%[6 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓~11]。然而,对于有机无机杂化钙钛矿材料来说,较高温度或长时间紫外线照射会导致其中的有机成分挥发,影响电池的长期稳定性,阻碍钙钛矿太阳电池的发展。相对而言,全无机CsPbX3(X=I、Br、Cl或是混合卤素)钙钛矿材料具有更为出色的组分稳定性。CsPbX3材料出色的组分稳定性及光电性能使其成为一种极具发展潜力的光伏材料。特别地,全无机CsPbX3量子点材料具有缺陷态密度低、荧光量子产率高和扩散长度长等优点,被广泛应用于制备全无机钙钛矿量子点太阳电池[12]。近年来,无论是全无机CsPbX3块体材料还是CsPbX3量子点材料在钙钛矿太阳电池领域的应用都得到良好的研究和发展。

Eperon等于2015年首次制备出电池结构为FTO/TiO2/CsPbI3/Spiro-OMeTAD/Au且光电转换效率为2.9%的全无机CsPbI3电池[13],这一历史性突破,成为全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池发展的转折点。研究表明,全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池相对于有机无机杂化钙钛矿电池来说,具有更好的热稳定性[14],载流子迁移率与已经报道的杂化电池相似的同时有更好的光电性能[15,16]。特别地,CsPbI3电池具有合适的禁带宽度(~1.73 eV),有利于其作为顶电池与硅电池或其他窄带隙的电池形成串联电池[17 ⇓~19]。拥有这些独特的性能,全无机钙钛矿太阳电池近年来颇受科学家们的青睐,展现出了前所未有的发展势头,在短短几年的时间里,其光电转换效率已经从最初的2.9%上升到19.03%[20,21]。

尽管全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池展现出了许多优异的性能,但其长期发展也面临着许多挑战,而全无机CsPbX3的相稳定性问题首当其冲。当环境相对湿度大于20%时,全无机CsPbX3的黑色相会迅速降解成对太阳光基本没有吸收能力的黄色相,导致其光电转换效率急剧下降[22,23]。探索造成全无机钙钛矿太阳电池相稳定性差的原因以及如何提高其相稳定性成为该领域的研究热点。已经证明了元素部分取代、添加剂工程以及获得基于量子点的全无机钙钛矿太阳电池是能提高电池长期稳定性的有效方式。特别地,全无机量子点钙钛矿太阳电池热稳定性明显优于有机无机杂化钙钛矿太阳电池的同时,表现出了能与其媲美的长期稳定性,获得了广泛的关注和研究。本综述介绍了全无机CsPbX3钙钛矿的材料晶体构型和电池结构,整理了全无机钙钛矿光吸收层的制备方法。同时,本综述归纳了全无机钙钛矿的相不稳定机制,从元素掺杂、添加剂工程、界面工程和量子点太阳电池几个方面总结了全无机钙钛矿太阳电池的稳定性研究进展。最后,对未来很长一段时间内全无机钙钛矿太阳电池的发展前景和研究方向提出了展望。

2 全无机钙钛矿太阳电池

2.1 全无机钙钛矿的晶体结构

CsPbX3(X=I-、Br-、Cl-或者混合卤素)有四种晶体构型。高温下(T>360 ℃),CsPbX3的晶体构型如图1a所示,Pb2+和X-形成了角共享PbX6八面体的三维立体结构[24],而Cs+占据了由X-连接的8个八面体的中心位置,此时CsPbX3的晶体结构呈现高度对称的特征,称之为立方相(α-,Pm3m)。除了立方相以外,CsPbX3还可能以其他三种晶体形态存在,分别是四方相(β-,P4/mbm)、正交黑相(γ-,Pbnm)和正交黄相(δ-,Pnma),这几种相的晶体结构分别如图1b ~ d所示[25 ⇓ ⇓~28]。目前,大多数CsPbI3钙钛矿太阳电池中光吸收层材料的晶体结构都是α相,α-CsPbI3基的电池也获得了较高的光电转换效率[15,29,30]。然而,纯α-CsPbI3需要在高温下获得,这提高了CsPbI3电池的制备难度和成本,因此基于β-CsPbI3和γ-CsPbI3的钙钛矿太阳电池的制备工艺也渐渐发展起来[31 ⇓~33]。

2.2 全无机钙钛矿太阳电池结构

CsPbX3钙钛矿太阳电池通常由导电玻璃、电子传输层(ETL)、CsPbX3钙钛矿光吸收层(活性层)、空穴传输层(HTL)、电极层构成。常用的导电玻璃有两种,分别是掺氟氧化锡(FTO)和掺锡氧化铟(ITO)。电子传输层的主体材料有氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)等[34]。钙钛矿光吸收层是对可见光有吸收能力的CsPbX3薄膜。2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、氧化镍(NiOx )等是常用于制备空穴传输层的主体材料[30,35 ⇓ ~37]。电极层主要有金电极或者银电极,也有部分研究人员选择铝或是碳作为CsPbX3钙钛矿太阳电池的电极[22,38]。全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池的逐层结构要求电池的层与层之间必须符合能级匹配原则[39]。只有电池各层材料的能级匹配,电荷才能在层与层之间有效传输,电池才能正常工作。在满足各层材料能级匹配的条件下,再考虑电池性能和制备成本等因素进行最优化选择。

当太阳光透过透明导电玻璃照射到CsPbX3光吸收层时,能量大于CsPbX3禁带宽度的光子被捕获,激发价电子跃迁到导带,原来的位置留下带正电的空穴,产生光生激子,即电子空穴对。电子和空穴分离后,分别通过电子传输层和空穴传输层传输到光阳极和对电极。电子和空穴被相应的电极收集后在外电路产生电流[40]。

3 全无机钙钛矿薄膜的制备方法

活性层作为全无机钙钛矿太阳电池的核心部分,其制备方法直接影响了薄膜的形貌及覆盖率进而影响电池的光电性能[41]。目前,实验室制备CsPbX3薄膜有两种主流方式,分别是溶液法和真空沉积法。其中溶液法涉及仪器简单,降低了对实验条件的要求,制备过程耗时短,备受科研工作者们的青睐。虽然真空沉积法对实验条件要求高,操作复杂,大大地提高了制备成本,但真空沉积法能够较为精确地控制薄膜的厚度且有望实现全无机钙钛矿薄膜的大面积生产。不仅如此,采用真空沉积法获得的晶粒大且致密,能够有效改善薄膜的质量进而提高电池的光电性能,因此真空沉积法制备CsPbX3薄膜的工艺也一直在不断地发展和改进中[42]。

3.1 溶液法

溶液法最常见的方式是利用高速旋涂仪,将前驱液涂在导电基底上,通过高速旋转蒸发掉部分溶剂和粗略控制薄膜的厚度,最后经过退火得到对可见光有吸收能力的钙钛矿薄膜。根据沉积步骤的不同,溶液法又可分为一步沉积法和两步沉积法。

3.1.1 一步沉积法

采用一步沉积法首先需要配置CsPbX3的前驱液,前驱液通常是将具有一定化学计量比的PbX2和CsX充分溶解到极性有机溶剂中得到。CsPbX3钙钛矿薄膜制备中用到的极性溶剂主要是DMF和DMSO。前驱液充分溶解后,将其直接旋涂到干净的导电基底上,辅以适当温度的退火后得到能够吸收可见光的CsPbX3钙钛矿薄膜。尽管一步沉积法操作简单,但是一步沉积法涉及到的旋涂过程、环境气氛、退火过程都会影响钙钛矿薄膜的质量,降低电池的性能。因此,众多科研工作者也一直致力于研究如何优化一步沉积法的工艺来提高CsPbX3的薄膜质量。

Eperon 等[13]首次用一步沉积法制备出了CsPbI3的薄膜,通过在DMF溶液中加入了等摩尔比的CsI和PbI2,用一步法将CsPbI3前驱液旋涂到导电基底上,在335℃的高温下退火得到了黑色的CsPbI3薄膜。但超过300 ℃的高温条件势必会提高电池的制备成本,而研究发现在前驱液中加入微量的氢碘酸溶液(HI)不仅能够提高钙钛矿前驱液的溶解性,诱导形成光滑的致密薄膜,还能将CsPbI3的相变温度从原来的335 ℃降低至100 ℃。与不加HI高温退火的薄膜晶粒尺寸达到了微米级相比,加入HI后100 ℃退火的CsPbI3晶粒尺寸明显减小至100 nm左右(图2a)。用HI和PbI2以及DMF预合成的HPbI3代替PbI2配置前驱液是另一种在低温下制备高质量CsPbX3薄膜的方法。Wang 等[43]用HPb I 3 + x (X=0.1~0.2)、CsI、PbBr2合成的前驱液制备出的薄膜100 ℃退火便能发生相变且薄膜的紫外吸收图谱与α-CsPbI2Br特征一致(图2b)。然而,用PbI2、CsI、PbBr2合成的前驱液制备出来的薄膜在同样的温度下退火后却难以相变,表现出了δ-CsPbI2Br的特征,这说明用HPb I 3 + x 代替PbI2能实现低温制备CsPbX3薄膜。Xiang等[44]利用HPbI3代替PbI2,用一步沉积法在干燥的空气环境中(温度:20~30 ℃,湿度:10%~20%)制备了具有高稳定性的α-CsPbI3薄膜。由于晶格拉伸应变的存在,α-CsPbI3的禁带宽度从1.72 eV降低到1.68 eV,这明显提高了电池对可见光的吸收利用能力。最终,结构为FTO/TiO2/CsPbI3/Carbon(碳电极)的电池光电转换效率高达9.5%,成为报道时无空穴传输层的CsPbI3电池的最高效率。

研究发现,CsBr、PbBr2在DMF中的溶解度较低,导致CsPbX3前驱液的浓度无法提高,制备出来薄膜厚度较薄,容易造成电池漏电和短路现象。DMSO可以促进物质的传输和扩散,但过量的DMSO又会导致CsPbX3薄膜的粗糙度升高,影响层与层之间的接触,造成大量电荷损失,导致电池性能降低[45]。优化DMF与DMSO的比例也成为一步沉积法制备高质量CsPbX3薄膜的研究内容。Zai 等[46]通过优化DMF和DMSO的比例和改进一步沉积法工艺,仔细调控CsPbI2Br的结晶过程来提高载流子的传输和扩散。图2c示出了DMSO调控CsPbI2Br结晶动力学的机制,DMSO分子插入PbX2的相邻平面之间,使得PbX2沿中心轴垂直对称分布,同时促使CsI插入,以此形成CsI-PbX2-DMSO中间体,残留的DMSO能促进物质的传输和扩散,改善薄膜的质量,DMSO在退火过程中逐渐蒸发,从而获得优质的纯CsPbI2Br薄膜。类似地,Zhang等也报道过优化前驱液中DMF和DMSO的比例来获得高质量全无机钙钛矿薄膜的相关工作[47]。Yin 等[48]事先将PbI2和PbBr2溶解到DMSO中,经过滤和真空干燥得到PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)加合物,然后将加合物溶于DMF和DMSO(V DMF∶V DMSO=4∶1)的混合溶液中获得CsPbI2Br的前驱体溶液来制备薄膜。对薄膜的荧光寿命测试表明(图2d,e),利用加合物制备得到的薄膜载流子寿命长,这说明薄膜的缺陷态密度较低。此外,基于这种优质的薄膜制备出来的电池也获得了当时CsPbI2Br基钙钛矿太阳电池的最高效率(14.88%)。

在一步沉积法的基础上,利用反溶剂来获得高质量的钙钛矿薄膜的方法也被提出[35]。Chen 等[49]尝试了用异丙醇和甲苯作为反溶剂并辅助以梯度退火的方式获得了高纯的优质CsPbI2Br薄膜。如图3a所示,反溶剂能够洗去旋涂过程中残留的DMSO,消除成核聚集现象和溶剂边缘效应,在梯度退火前期,反溶剂还能有效“冻结”前体薄膜,从而形成较大的钙钛矿晶粒。最终,在反溶剂和梯度退火的共同作用下获得了大尺寸、晶粒致密的薄膜,用这种方式制备出来的电池也表现出了16.07%的最佳光电转换效率,并且在空气环境中工作超过1000 h后仍能保持超过90%的初始效率。为了得到对可见光有吸收能力的CsPbX3薄膜,退火过程必不可少。然而,若是在旋涂结束之后立即对薄膜高温退火,极性溶剂的快速蒸发和钙钛矿的加速结晶都容易导致有大量孔洞的低质量薄膜形成。为了延缓有机溶剂的蒸发过程,Wang 等[16]报道了一种简单的溶剂控制生长法(SCG)来解决有机溶剂快速蒸发的问题。该方法提出将旋涂后的CsPbI3薄膜置于干燥的氮气手套箱中几十分钟以上再进行退火(图3b)。实验表明,经过SCG处理后的薄膜连续且没有孔洞,晶粒尺寸在5 μm左右,基于这种优质薄膜制备出的电池最高光电转换效率和认证效率分别达到了15.7%和14.67%。

总之,一步沉积法制备全无机CsPbX3薄膜过程简单,制备过程耗时短,对生产设备要求低,是制备全无机钙钛矿薄膜尤其是CsPbI3薄膜的主流方式,得到了广泛的研究与应用,制备工艺也在不断地优化之中。

3.1.2 两步沉积法

两步沉积法的过程包括沉积PbX2层,然后通过浸涂或旋涂CsX与PbX2反应形成CsPbX3钙钛矿,最后,经退火得到对可见光有吸收能力的薄膜。一般来说,两步沉积法的操作过程比一步沉积法复杂且反应过程不可控,因此大多数情况下应用于沉积富溴的CsPbBr3和CsPbIBr2薄膜。这是因为PbBr2和CsBr同时溶于极性溶剂时,溶解度会大大降低,需要用两步法分开沉积[50 ⇓ ⇓~53]。Teng 等[54]描述了一种将FTO/c-TiO2/PbBr2基底朝下浸泡在CsBr溶液中来获得高质量的CsPbBr3薄膜的方法(图4a)。对比于传统两步法基底朝上浸泡的方式,基底朝下的方法避免了PbBr2+CsBr→CsPbBr3反应的逆过程,该方法具有很高的重现性。基于该方法获得的电池开路电压高达1.34 V,光电转换效率达到了当时CsPbBr3电池的最高记录效率。Duan 等[55]在传统两步沉积法的基础上优化了第二次旋涂CsBr的次数并深入研究了多次沉积CsBr时的反应过程。测试结果表明,当CsBr旋涂次数小于或等于3次时,反应产生的是CsPb2Br5,当旋涂4次CsBr时,CsPb2Br5与CsBr反应形成CsPbBr3,而当旋涂次数大于或等于5次时,得到的是Cs4PbBr6。因此,只有在旋涂次数为4次时,才能够获得具有化学计量比的CsPbBr3薄膜,此时的薄膜均匀且致密,晶粒尺寸合适,获得的电池性能优异,光电转换效率为9.72%。Duan 等[56]还报道了一种喷雾辅助沉积CsBr制备CsPbBr3薄膜的方法。这种喷雾辅助沉积的方式不仅可以简化薄膜制备过程,还有助于获得大面积全无机钙钛矿太阳电池。通过优化喷雾沉积CsBr的次数,获得了有效面积为1 cm2的电池,这对制备大面积全无机钙钛矿太阳电池具有一定的指导意义。

两步沉积法操作过程相对复杂,反应过程不可控,大多数情况下应用于沉积富溴的全无机钙钛矿薄膜,其制备工艺还需进一步研究与优化。

3.2 真空沉积

真空沉积法的优点在于能够更精准地控制薄膜厚度,重复性高,有利于生产大面积钙钛矿薄膜,其工艺流程如图4b所示。真空沉积根据蒸发源和蒸发顺序又可分为双源共蒸发[57]、顺序蒸发[58]和交替蒸发[59,60]。Frolova 等[14]利用CsI和PbI2作为蒸发源,在真空条件下热蒸发后退火得到了高纯度、光滑、结晶性好的优质CsPbI3薄膜。Shahiduzzaman等[59]开发了一种逐层沉积PbI2/CsI制备CsPbI3薄膜的方式。与传统双源共蒸发方式相比,这种逐层沉积的方式更为简单,此外,在PbI2/CsI的逐层沉积中不断增加沉积层数,可以实现对CsPbI3薄膜的精确插层控制。通过不同层数的PbI2/CsI沉积和反复的实验验证,对PbI2/CsI采用4次逐层沉积能够实现最精确的插层控制和最高的可重复性。

虽然真空沉积法能够精确控制薄膜厚度,易于得到大晶粒的致密薄膜,重复性也比较高,但是受到实验条件和制备成本的限制,依然没有得到较为广泛的应用,需要通过进一步的研究和优化来降低生产成本和提高薄膜质量。

4 全无机钙钛矿相稳定性研究进展

4.1 相不稳定机制

虽然全无机钙钛矿太阳电池光电性能优异,但CsPbX3的黑相在相对湿度大于20%的环境下会迅速降解为对可见光几乎没有吸收能力的黄相(δ相),导致CsPbX3钙钛矿太阳电池的光电转换效率急剧下降,严重限制了其进一步发展。为了全面提高CsPbX3钙钛矿太阳电池的性能,其相稳定性问题急需改善。要有针对性及高效地改善CsPbX3的相稳定性,首先必须明确造成CsPbX3相不稳定的原因。

首先,CsPbX3的相不稳定跟其容忍因子(用t表示)的值息息相关。1926年,Goldschmidt首次提出了容忍因子的概念来描述材料的结构稳定性和离子尺寸之间的关系[61]。容忍因子的值根据公式: t = r A + r B 2 ( r B + r X ) 来计算,其中,rA 表示A位离子的尺寸,在这里指的是Cs+的尺寸,rB 表示B位离子的尺寸,在这里指的是Pb2+的尺寸,rX 表示X位离子尺寸,在这里指的是卤素离子(I-、Br-、Cl-)或是混合卤素离子的尺寸。通常情况下,立方相钙钛矿材料的t值处于0.9 <t < 1的合适范围内,但CsPbX3的容忍因子值难以达到这一范围,导致CsPbX3钙钛矿材料的相稳定性较差[62]。其次,CsPbX3的四个相存在形式具有温度依赖性,只能在特定温度下稳定存在。以CsPbI3为例,CsPbI3各个相随温度变化发生相变的过程如图5a所示。将δ-CsPbI3加热至645 K时,δ-CsPbI3转变为α-CsPbI3。而当冷却至510 K时,α-CsPbI3转变为四方相的β-CsPbI3,当进一步冷却时,β-CsPbI3又转变成正交结构的黑色相——γ-CsPbI3 [63]。只有δ-CsPbX3能够在室温环境中稳定存在,这也是导致CsPbX3钙钛矿的黑相在室温环境下稳定性差的原因之一。再次,水分是导致CsPbX3薄膜迅速降解的重要因素(图5b)。在CsPbX3钙钛矿太阳电池的制备过程中,缺陷的产生无法避免,这些缺陷不仅会影响CsPbX3电池的效率,还会为水分子提供入侵路径,加速CsPbX3的降解。最后,研究表明,CsPbX3薄膜与水产生的接触角通常均低于50°,倾向于是亲水性薄膜,在湿度环境中,极容易被水分侵蚀,结构倾斜,进而导致CsPbX3薄膜的快速降解[48,64]。

明确了导致CsPbX3相稳定性差的原因之后,有针对性地制定改善其相稳定的策略也变得容易。首先,调节CsPbX3的容忍因子值可以有效改善其稳定性。由于CsPbX3的容忍因子值较小,寻找合适的方法提高其容忍因子值便可有效改善CsPbX3的相稳定性。根据容忍因子值的计算公式,要提高CsPbX3的容忍因子值可以通过增大A位离子的尺寸或减小X位离子的尺寸或者调整B位离子的尺寸来实现。由于Cs+已经是无机离子中尺寸较大的离子,增大A位离子尺寸难度较大,因此调整X位和B位离子尺寸成为主流趋势。其次,虽然已经证实了基于立方相CsPbX3的太阳电池能够实现最佳的光电转换效率,但由于立方相需要高温获得和只能在高温条件下稳定存在,而其他两个黑色相所需温度相对较低,所以开发基于β相或γ相的CsPbX3全无机钙钛矿电池的制备工艺也是提高相稳定性的有效方式[66 ⇓ ⇓~69]。再次,采用合适的方法来钝化CsPbX3的缺陷不仅能降低缺陷态密度,提高电池的光电性能,还能减少水的攻击位点,延缓水对全无机钙钛矿的降解速率,从而改善相稳定性。相对于大晶粒的CsPbX3来说,CsPbX3量子点表面能大大降低,也能够获得明显提升的相稳定性。另外,利用含疏水性离子或基团的材料来提高钙钛矿薄膜的疏水性也可以起到隔绝水分,延缓薄膜降解的作用。除了上述方法之外,提高相变势垒、降低表面能等方式也能有效提高CsPbX3的相稳定性。

4.2 相稳定性改善策略

随着对全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池研究的不断深入以及对CsPbX3钙钛矿材料相不稳定性的机制有了进一步了解之后,科研工作者们提出了许多有建设性的方案来改善全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池的稳定性。以下从元素取代、添加剂工程、界面工程、量子点电池和其他方式五个方面总结了近几年来一些改善全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池稳定性的工作。

4.2.1 元素取代

在改善CsPbX3稳定性的相关工作中,部分元素取代通常是为了调节容忍因子或是引入离子进入CsPbX3晶格来提高相稳定性。部分元素取代通过引入合适尺寸的离子来改变A位、B位或是X位的离子尺寸,提高容忍因子值或改变晶格常数来改善CsPbX3钙钛矿结构的稳定性[70,71]。Sutton等[72]用两步法制备了从CsPbBr3到CsPbI3的全系列钙钛矿薄膜。结果表明,混合卤化物钙钛矿薄膜在空气环境中具有最优的结构稳定性。最终,禁带宽度合适(1.92 eV)的CsPbI2Br电池被筛选出来,这种电池能在室温下的空气环境中工作,其光电转换效率接近10%。在全系列CsPbX3钙钛矿太阳电池中,CsPbI3具有最合适的禁带宽度(~1.73 eV),对太阳光吸收范围大,理论光电转换效率最高。通过用Br-部分或全部取代I-能够显著提高全无机钙钛矿的相稳定性。CsPbBr3的禁带宽度较宽(~2.3 eV),对太阳光的吸收利用能力较低,导致其光电转换效率不佳。相对而言,基于碘溴混合(CsPbIx Br3- x )的电池尤其是CsPbI2Br电池既能满足对优化的光电转换效率的要求又能实现较好的相稳定性得到了广泛的研究[37,73 ⇓ ~75]。除了部分取代X位离子形成CsPbIx Br3- x 基的混合卤化物钙钛矿电池之外,部分取代B位离子(Pb2+)也是另一种提高相稳定性的方式[76]。Hu 等[77]在CsPbI3前驱液中加入一定化学计量比的铋离子(Bi3+)来部分取代Pb2+,将容忍因子的值从α-CsPbI3的0.8提高到α-CsP b 1 - x Bix I3的0.84。不仅如此,CsP b 1 - x Bix I3 薄膜的晶粒尺寸也明显减小,这也有助于相稳定性的提升。经过对Bi3+浓度的优化,4% mol Bi3+掺杂的电池实现了13.21%的最佳光电转换效率。在对电池没有任何封装保护的情况下,将电池置于湿度环境中168 h,依然能保持68%以上的初始效率(图6a)。Guo等[78]在CsPbI2Br中引入了铌离子(Nb5+)取代部分Pb2+来达到稳定α-CsPbI2Br的目的。结果表明,当掺杂4% Nb5+时,Pb2+和Nb5+的有效离子尺寸变为1.168 Å,据此计算出容忍因子值为0.815。此外,Nb5+导致的晶格应变也能有效改善α-CsPbI2Br的相稳定性。Xiang 等[79]在CsPbI2Br中成功引入了铕(Eu),固态核磁共振和高角度环形暗场透射电子显微镜测试结果显示,Eu进入了CsPbI2Br晶格。Eu进入CsPbI2Br晶格后,抑制了非辐射复合,延长了CsPb1- x Eux I2Br薄膜的荧光寿命。此外,Eu的离子尺寸更小,有助于提高容忍因子的值,减少晶格畸变,以此来提高电池的稳定性。对CsPb0.95Eu0.05I2Br薄膜和电池在不同老化条件下进行的稳定性测试表明,无论处于何种环境条件下,CsPb0.95Eu0.05I2Br基的电池都比CsPbI2Br基电池的稳定性好(图6b)。类似地,锡离子(Sn2+)、钙离子(Ca2+)、锰离子(Mn2+)、锗离子(Ge2+)、锶离子(Sr2+)等用于提高CsPbX3钙钛矿电池相稳定性的工作也相继被报道[75,80 ⇓ ⇓ ~83]。除了B位阳离子的部分取代以外,部分取代Cs+也能够提高CsPbX3的相稳定性。Nam 等[84]证实了钾离子(K+)部分取代Cs+之后,有助于收紧PbX6八面体的体积,使得Cs+能够牢牢地撑起角共享的PbX6八面体,从而显著提高了Cs0.925K0.075PbI2Br基电池的相稳定性。Guo等[85]也提出了用铷离子(Rb+)部分取代Cs+来提高CsPbI2Br电池的长期稳定性。类似地,用Na+来部分取代Cs+从而提高全无机钙钛矿稳定性的相关工作也被报道[38]。表1总结了利用上述元素取代后得到的电池或薄膜的稳定性表现,不难看出,元素取代是一种提高CsPbX3稳定性的有效方式。

尽管部分元素取代能够有效改善CsPbX3的相稳定性,但是要从原子级别的角度引入合适尺寸的离子并非是一件容易的事情。另外,从严格意义上来说,引入的离子形成的组分不可控,也极有可能会产生其他类型的缺陷,导致缺陷态浓度提高,对电池效率产生负面影响。进一步地,不可控的离子组分也大大降低了电池制备过程中的可重复性。因此,元素取代的方式还需要进一步优化,以获得更加成熟的工艺来实现精准可靠的部分元素取代从而改善CsPbX3的相稳定性。

4.2.2 添加剂工程

相比于元素取代需要从原子级角度引入合适尺寸的离子且离子组分的不可控性降低了电池制备的可重复性,添加剂工程只需要将合适的添加剂加入到CsPbX3前驱液中与之充分混合,大大降低了实验难度[86]。此外,添加剂工程可以引入大分子或长链结构的化合物来提高CsPbX3薄膜的疏水性,隔绝水分,延缓钙钛矿材料的降解。Zhang等[87]在CsPbI3前驱液中添加了少量的乙二胺阳离子(EDA2+),在没有影响载流子传输的前提下,EDA2+中的氨基与CsPbI3钙钛矿晶体产生了交联作用,使得α-CsPbI3不容易降解成δ-CsPbI3(图6c)。稳定性测试表明,CsPbI3·xEDAPbI4薄膜在100 ℃下加热一个星期仍能保持α相,展现出了极为出色的热稳定性(图6d)。此外,基于CsPbI3·0.025EDAPbI4的电池没有任何封装的情况下在干燥环境中储存一个月依然能保持10%以上的光电转换效率(初始效率11.86%)。Li 等[88]在DMF和DMSO的混合极性溶剂中加入了适量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)后再溶解具有一定化学计量比的CsI和PbI2得到CsPbI3前驱液来制备全无机钙钛矿太阳电池。PVP提高CsPbI3相稳定性的作用机制如图6e所示,PVP首先通过氧原子配位到CsPbI3的表面,然后PVP的长链和带负电的酰氨基吸引CsPbI3的阳离子并进一步促进形成立方CsPbI3。在分子间排斥效应的作用下,CsPbI3晶体趋于稳定,随着PVP-CsPbI3晶体的生长,酰氨基与表面暴露的Cs+之间的相互作用增强,导致Cs+的电子云增强,大大降低了CsPbI3的表面能从而提高其相稳定性。对PVP处理后CsPbI3电池的稳定性评估显示其能够达到与有机无机杂化钙钛矿太阳电池相媲美的湿度稳定性和明显优于有机无机杂化钙钛矿太阳电池的热稳定性。Wang 等[30]报道了在CsPbI3前驱液中加入少量两性离子来稳定α-CsPbI3的方法,两性离子通过诱导生成极小的CsPbI3晶粒来改善电池的稳定性,其作用机理如图6f所示。在前驱液中,两性离子可以和Cs+和I-反应,退火过程中,CsPbI3晶粒生长的同时,两性离子移动到CsPbI3薄膜的表面和晶界处,限制晶粒的进一步生长,得到平均晶粒尺寸约为30 nm的CsPbI3小晶粒,晶粒尺寸的减小有利于降低材料的表面能,从而提高材料的稳定性[89,90]。Hu 等[36]在CsPbI3前驱液中加入了抗坏血酸(AA)来提高薄膜的相稳定性,其作用机理与Wang 等提出的相似。Liu 等[91]开发了一种简单的软模版控制生长法(STCG)来制备无孔洞、高稳定性的CsPbI3薄膜。引入金刚烷甲胺(ADMA)作为软模板剂紧密吸附在CsPbI3晶体表面并迅速包裹CsPbI3晶粒,通过强大的空间效应挤压晶体生长空间,在成膜初期最大程度地提高成核速率,奠定了获得高覆盖率薄膜的基础。退火过程中,ADMA逐渐释放CsPbI3晶体来精准地调节高温阶段CsPbI3的生长速率。最终,具有微米级晶粒尺寸的无针孔CsPbI3薄膜被得到,基于这种高质量的薄膜制备出来的电池表现出了超高的光电转换效率和杰出的光稳定性。有报道指出,合适的添加剂能够诱导形成二维或准二维钙钛矿来提高材料的稳定性[92]。Jiang 等[93]将乙酸铯(CsAc)和HPbX3溶解在DMSO中配置CsPbIx B r 3 - x 钙钛矿前驱液,克服了Cs成分溶解度低的问题,从而获得了厚度合适的钙钛矿薄膜。在此基础上,卤化苯乙胺(PEAX)被加入到溶解度提高的前驱液中, 诱导形成了准二维PEA2C s n - 1 Pbn X 3 n + 1 钙钛矿结构。准二维结构的钙钛矿薄膜的缺陷态密度明显降低,相变也得到了有效的抑制。最终,基于PEA2C s n - 1 Pbn (I2/3Br1/3 ) 3 n + 1 的电池表现出了12.4%的最佳的光电转换效率和显著改善的稳定性。Wu 等[94]尝试了将三种不同的有机终端基团作为添加剂加入到CsPbI3前驱液中来改善相稳定性。研究表明,有机终端基团作为薄膜表面的覆盖层钝化了薄膜的表面缺陷,同时,烷基链提供的空间位阻能够有效抑制晶格畸变。最终,含添加剂的电池光电转换效率达到了反式结构电池的最高记录效率(13.2%),在<10% RH的湿度环境中储存30 d依然能保持85%的初始效率。

添加剂工程提高CsPbX3钙钛矿电池稳定性的方式简单易行,添加剂可选择范围极其广阔,因此备受科研工作者们的喜爱[95]。添加剂工程得到了十分广泛的研究,在改善CsPbX3钙钛矿太阳电池的稳定性方面取得了一次次的重大突破。

4.2.3 界面工程

CsPbX3钙钛矿太阳电池的逐层结构导致其界面问题无法避免。较差的层与层之间的界面接触不仅会产生严重的电荷复合现象[40],还为水提供了进入钙钛矿薄膜的路径,加速降解过程。因此无论是从改善CsPbX3电池性能还是提高电池的长期稳定性的角度来说,界面修饰的工作都显得尤为重要[96,97]。Wang 等[15]用苯基三甲基溴化铵(PTABr)后处理CsPbI3的薄膜。如图7a所示,溴成分能在后处理过程中进入CsPbI3薄膜,且其浓度具有深度依赖性,不会使薄膜对可见光的吸收范围变窄,但能诱导晶粒再生长,提高薄膜的稳定性。此外,有机阳离子PTA+能够钝化表面缺陷和提高薄膜的抗水性。最终,基于PTABr后处理的薄膜的湿度稳定性和热稳定性以及电池的光稳定性都表现出了明显超出未处理CsPbI3的稳定性水平(图7b)。Wang 等[29]尝试了用苯乙基碘化铵(PEAI)后处理CsPbI3薄膜,其作用机理如图7c所示。PEA+和I-能分别钝化Cs+和I-的空位缺陷并在CsPbI3上方形成有机功能层来稳定α-CsPbI3,基于PEAI后处理的电池表现出了杰出的稳定性(图7d)。Liu等[98]尝试了在异丙醇中溶解少量的PEAX(X=Cl、Br、I)来后处理CsPbI2Br薄膜。结果表明,更小尺寸的Cl-在后处理过程中进入CsPbI2Br晶格,导致钙钛矿产生轻微的晶格收缩,使得Cs+能够更牢固地撑起PbX6八面体。此外,疏水性芳香基团PEA+封盖在CsPbI2Br的表面阻止水分进入钙钛矿薄膜从而提高CsPbI2Br的相稳定性。如图7e所示,PEA+和Cl-的共同作用使得PEACl后处理的电池表现出了明显优于PEAI和PEABr后处理电池的湿度稳定性。Zhao 等[99]报道了一种高迁移率共轭聚合物DPP-DTT作为CsPbI2Br的界面修饰层来保持CsPbI2Br钙钛矿太阳电池在湿度或热应力环境下光伏性能的方法。DPP-DTT中的噻吩、羰基和吡咯基团作为路易斯碱与CsPbI2Br中未成键的Pb2+配位钝化了薄膜表面和晶界处的缺陷。此外,DPP-DTT的烷基链在钙钛矿上方作为隔水层阻止水分进入薄膜,这对于增强CsPbI2Br薄膜在外界环境条件下的耐湿性至关重要。在DPP-DTT钝化表面和晶界缺陷以及提高疏水性的共同作用下,CsPbI2Br在高湿度环境下的长期稳定性得到了明显的改善(图7f)。

界面工程既能改善电荷在钙钛矿太阳电池界面之间的传输,减少复合损失又能提高电池的稳定性,是一种能同时提升电池光电性能和长期稳定性的有效方式[100,101]。

4.2.4 量子点太阳电池

CsPbX3量子点具有尺寸可调、高光致发光和量子产率等优点[102]。最重要的,当CsPbX3以量子点的形式存在时,相对于其他大晶粒的CsPbX3来说,其表面能显著降低,因此也能够获得明显提升的相稳定性[103]。据报道,CsPbX3量子点钙钛矿太阳电池具有能与有机无机杂化钙钛矿太阳电池相媲美的长期稳定性的同时拥有卓越的热稳定性[12]。因此,基于CsPbX3量子点的钙钛矿太阳电池得到了较为广泛的研究。

Swarnkar 等[89]成功制备出了光电转换效率超过10%的CsPbI3量子点太阳电池,其电池结构及断面图如图8a所示。XRD测试和紫外吸收测试均表明CsPbI3量子点材料能够在湿度环境下保存60 d不产生明显的降解。当量子点材料应用于制备太阳电池时,量子点活性层的缺陷作为载流子的复合中心影响了电池的转换效率。因此,如果在合成量子点的过程中消除这些缺陷能够进一步提高电池的光电性能。Liu 等[104]用加热的三辛基膦(TOP)溶解PbI2获得了具有高反应活性和稳定性的前体溶液。用这种前体溶液合成的CsPbI3量子点(TOP-QDs)具有超高的发光度和极强的化学稳定性。荧光量子产率测试表明(图8b),所有尺寸的TOP-QDs均表现出了接近100%的量子产率,证明TOP-QDs中的非辐射缺陷几乎被完全消除。此外,在湿度环境下储存30 dTOP-QDs仍能保持85%的初始荧光量子产率(图8c)。无论是从超高的荧光量子产率还是极强的化学稳定性来说,Liu 等提出的方法奠定了制备高光电性能和稳定性的量子点太阳电池的基础。虽然与CsPbBr3相比,CsPbI3的禁带宽度较窄,但由于量子约束效应,当CsPbI3以纳米结构存在时,其禁带宽度将变宽至1.85~1.97 eV[103,105]。因此找到一种具有更宽光谱响应范围的材料对提高CsPbI3量子点太阳电池的性能具有重要意义。Liu 等[12]将CsPbI3和CsSnI3结合在一起,合成了CsSnx Pb1- x I3量子点材料。研究表明,无论是储存于溶液中,还是直接暴露在空气环境下,CsSnx Pb1- x I3量子点都表现出了杰出的稳定性。 此外,紫外吸收和荧光测试均表明CsSnx Pb1- x I3量子点的吸收边位于850 nm,而纯CsPbI3量子点的吸收边位于700 nm左右(图8d)。CsSnx Pb1- x I3量子点不仅有更宽的光谱响应范围,还具备了优于CsPbI3量子点的相稳定性,为制备高光电转换效率和卓越稳定性的钙钛矿量子点太阳电池开辟了新的可能性。Sanehira 等[106]提出了一种将卤化物盐溶液滴在量子点表面对量子点进行表面改性来获得性能优越的量子点太阳电池。此外,Ling等[107]也报道了用一系列无机盐后处理CsPbI3量子点来实现表面钝化从而获得高效率的量子点太阳电池的方法。乙酸铯(CsAc)处理的CsPbI3量子点电池获得了14.1%的最佳光电转换效率。不仅如此,基于CsAc处理的量子点电池的效率分布图展现出了更高的效率和更窄的效率分布范围,这说明CsAc处理的量子点电池具有很高的可重复性。

全无机CsPbX3量子点材料尺寸可调,荧光量子产率高并具有极强的化学稳定性能,基于CsPbX3量子点制备出的电池也表现出了优越的光电性能和杰出的湿度稳定性,为提高全无机钙钛矿太阳电池的稳定性提供了新的可能。

4.2.5 其他方式

除了上面所提到的元素取代、添加剂工程、界面工程和制备量子点钙钛矿电池,钝化缺陷以减少水分攻击位点,开发基于β相、γ相的CsPbX3电池,在薄膜中引入疏水的离子或基团,提高相变势垒等方式也能有效提高全无机钙钛矿的相稳定性。

Zeng 等[108]利用醋酸铅(Pb(Ac)2)原位钝化薄膜晶界处的缺陷,制备出了稳定高效的CsPbI2Br电池。其提高电池性能的机理是Pb(Ac)2的加入使得CsPbI2Br快速结晶,得到了尺寸更小的晶粒,降低了表面能。另外,Ac-与CsPbI2Br产生了强烈的化学键的作用,也有助于稳定α-CsPbI2Br。在前驱液中加入HI或是用HPbI3来替代PbI2是一种普遍用于提高CsPbX3的相变势垒来抑制其降解的方法[44,109]。Xiang 等[44]发现用HPbI3代替PbI2配置钙钛矿前驱液的方法能够在200 ℃时获得α-CsPbI3薄膜。如图9a所示,这种方式得到的薄膜能在干燥空气中放置多天仍保持着立方相,对比用PbI2得到的薄膜来说稳定性有明显的改善。除了利用上述方式来提高α-CsPbX3的稳定性之外,β-CsPbX3和γ-CsPbX3对温度条件要求相对较低,具有比α-CsPbX3更好的稳定性,因此越来越多研究集中于开发基于β-CsPbX3和γ-CsPbX3的电池。Wang 等[31]制备出了对太阳光有更宽吸收范围的高稳定性β-CsPbI3薄膜(图9b),同时利用胆碱碘(CHI)作为界面修饰材料,得到了高效稳定的基于β-wCsPbI3的全无机钙钛矿太阳电池。Zhao等[32]在CsPbI3前驱液中加入了少量的水,退火后得到的薄膜显示出γ-CsPbI3的特征(图9c)。研究发现H2O分子可以精细地调节前驱体溶液中质子转移反应的平衡,从而通过调整钙钛矿晶体的尺寸来控制生成热力学上有利的相。理论和实验结果均表明γ-CsPbI3和δ-CsPbI3虽然同为正交相,但γ-CsPbI3的表面能明显低于δ-CsPbI3。最终,基于γ-CsPbI3的电池表现出明显增强的可靠性,在湿度环境下持续数月和在连续工作条件下持续数小时均没有明显的效率损失。

总之,在明确了全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池的相不稳定机制后,可以有针对性地改善其相稳定性。在无数科研工作者们的共同努力之下,针对全无机钙钛矿太阳电池的器件性能和相稳定性改善工作颇具成效[110]。

5 结论与展望

全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池拥有出色的热力学稳定性。特别地,CsPbI3电池与硅电池等窄带隙电池具有良好的光谱匹配性能,可用于制备叠层太阳电池,有利于进一步打开其商业化应用的市场。毋庸置疑,CsPbX3太阳电池在未来很长的一段时间具有无限的发展潜能和广阔的应用前景。光电转换效率、长期稳定性和制备成本是太阳电池重要的评价指标。然而。目前报道的全无机CsPbX3电池的最高光电转换效率虽然超过19%,却与有机无机杂化钙钛矿电池的最高效率25.2%仍有一定的差距,还有进一步提升的空间。此外,鲜见有关大面积全无机钙钛矿电池的报道。以下总结了全无机CsPbX3钙钛矿太阳电池仍然存在的一些问题及研究的展望:

(1)目前已报道的工作中,主要探讨优化CsPbX3钙钛矿太阳电池性能,机理方面却缺乏深入系统的研究。关于全无机钙钛矿激子分离机制仍有争议,因此建立完整的理论体系,为提高CsPbX3性能提供坚实的理论基础十分必要;(2)全无机CsPbX3钙钛矿禁带宽度高于1.7 eV,只能吸收300~730 nm范围内的可见光。为了提高全无机钙钛矿太阳电池对可见光的吸收利用能力,应进一步研究合适的方法拓宽全无机钙钛矿的吸收光谱;(3)全无机CsPbX3相变温度高,虽然目前已经提出一些能实现低温制备的方式,但可重复性和薄膜质量都无法得到保证,应当继续优化全无机钙钛矿薄膜的低温制备工艺,实现在低温条件下高稳定性的优质钙钛矿薄膜的制备;(4)目前关于CsPbX3电池封装工艺的报道很少,应当重视优化电池效率和稳定性的同时发展电池的封装工艺,在不对电池性能有负面影响的前提下延长电池的使用寿命对推进CsPbX3钙钛矿电池的商业化应用进程至关重要;(5)目前已报道的文献中对电池进行稳定性评估时,电池的工作环境、工作时间均不相同,存在稳定性评估的标准不统一的问题。稳定性表征不同于光电转换效率表征有统一标准的仪器和计算公式,只能反映在一定条件下,效率衰减随时间的变化关系。但在测试过程中,电池所处的环境有可能发生变化,电池的不断循环工作也会造成效率的衰减。因此,在全无机钙钛矿太阳电池的稳定性测试过程中,有必要制定统一的稳定性评估标准。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

Song J Z, Li J H, Li X M, Xu L M, Dong Y H, Zeng H B. Adv. Mater., 2015, 27: 7162.
[2]

Sutherland B R, Sargent E H. Nat. Photonics , 2016, 10: 295.
[3]

Yang L Y, Barrows A T, Lidzey D G, Wang T. Rep. Prog. Phys. , 2016, 79: 026501.
[4]

Xing G C, Mathews N, Sun S Y, Lim S S, Lam Y M, Grätzel M, Mhaisalkar S, Sum T C. Science , 2013, 342: 344.
[5]

Ju C G , Zhang B , Feng Y Q . Progress in Chemistry , 2016, 28: 219.
[6]

琚成功, 张宝, 冯亚青. 化学进展, 2016, 28: 219.

[7]

Mei A Y, Li X, Liu L F, Ku Z L, Liu T F, Rong Y G, Xu M, Hu M, Chen J Z, Yang Y, Grätzel M, Han H W. Science , 2014, 345: 295.
[8]

Lee M M, Teuscher J, Miyasaka T, Murakami T N, Snaith H J. Science , 2012, 338: 643.
[9]

Yang W S, Park B W, Jung E H, Jeon N J, Kim Y C, Lee D U, Shin S S, Seo J, Kim E K, Noh J H, Seok S I. Science , 2017, 356: 1376.
[10]

Yang Y, Peng H R, Liu C, Arain Z, Ding Y, Ma S, Liu X L, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. J. Mater. Chem. A , 2019, 7: 6450.
[11]

Shi X Q, Chen R C, Jiang T T, Ma S, Liu X P, Ding Y, Cai M L, Wu J H, Dai S Y. Sol. RRL , 2020, 4: 1900198.
[12]

[2020-04-01]https://www.nrel.gov/pv/assets/images/thumb-best-research -cell-efficiencies-190416.png.
[13]

Liu F, Ding C, Zhang Y H, Ripolles T S, Kamisaka T, Toyoda T, Hayase S, Minemoto T, Yoshino K, Dai S Y, Yanagida M, Noguchi H, Shen Q. J. Am. Chem. Soc., 2017, 139: 16708.
[14]

Eperon G E, Paternò G M, Sutton R J, Zampetti A, Haghighirad A A, Cacialli F, Snaith H J. J. Mater. Chem. A , 2015, 3: 19688.
[15]

Frolova L A, Anokhin D V, Piryazev A A, Luchkin S Y, Dremova N N, Stevenson K J, Troshin P A. J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8: 67.
[16]

Wang Y, Zhang T Y, Kan M, Zhao Y X. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 12345.
[17]

Wang P Y, Zhang X W, Zhou Y Q, Jiang Q, Ye Q F, Chu Z M, Li X X, Yang X L, Yin Z G, You J B. Nat. Commun. , 2018, 9: 2225.
[18]

Yin W J, Yan Y, Wei S H. J. Phys. Chem. Lett. , 2014, 5: 3625.
[19]

Ahmad W, Khan J, Niu G D, Tang J. Sol. RRL , 2017, 1: 1700048.
[20]

Beal R E, Slotcavage D J, Leijtens T, Bowring A R, Belisle R A, Nguyen W H, Burkhard G F, Hoke E T, McGehee M D. J. Phys. Chem. Lett., 2016, 7: 746.
[21]

Ding X H, Chen H B, Wu Y H, Ma S, Dai S Y, Yang S F, Zhu J. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 18258.
[22]

Wang Y, Liu X M, Zhang T Y, Wang X T, Kan M, Shi J L, Zhao Y X. Angew. Chem. Inter. Edit., 2019, 58: 16691.
[23]

Shi J L, Wang Y, Zhao Y X. Energy Environ. Sci., 2019, 2: 73.
[24]

Wang B, Novendra N, Navrotsky A. J. Am. Chem. Soc., 2019, 141: 14501.
[25]

Guo X D , Niu G D , Wang L D . Acta Chimica Sinica , 2015, 73: 211.
[26]

郭旭东, 牛广达, 王立铎. 化学学报, 2015, 73: 211.
[27]

Marronnier A, Roma G, Boyer-Richard S, Pedesseau L, Jancu J M, Bonnassieux Y, Katan C, Stoumpos C C, Kanatzidis M G, Even J. ACS Nano , 2018, 12: 3477.
[28]

Dastidar S, Hawley C J, Dillon A D, Gutierrez-Perez A D, Spanier J E, Fafarman A T. J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8: 1278.
[29]

Wang K, Jin Z W, Liang L, Bian H, Bai D L, Wang H R, Zhang J R, Wang Q, Liu S Z. Nat. Commun., 2018, 9: 4544.
[30]

Zhang J R, Hodes G, Jin Z W, Liu S Z. Angew. Chem. Inter. Edit., 2019, 58: 15596.
[31]

Wang Y, Zhang T Y, Kan M, Li Y H, Wang T, Zhao Y X. Joule , 2018, 2: 2065.
[32]

Wang Q, Zheng X P, Deng Y H, Zhao J J, Chen Z L, Huang J S. Joule , 2017, 1: 371.
[33]

Wang Y, Dar M I, Ono L K, Zhang T Y, Kan M, Li Y W, Zhang L J, Wang X T, Yang Y G, Gao X Y, Qi Y B, Grätzel M, Zhao Y X. Science , 2019, 365: 591.
[34]

Zhao B Y, Jin S F, Huang S, Liu N, Ma J Y, Xue D J, Han Q W, Ding J, Ge Q Q, Feng Y Q, Hu J S. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 11716.
[35]

Becker P, Márquez J A, Just J, Al-Ashouri A, Hages C, Hempel H, Jošt M, Albrecht S, Frahm R, Unold T. Adv. Energy Mater., 2019, 9: 1900555.
[36]

Que Y P , Weng J , Hu L H , Dai S Y . Progress in Chemistry , 2016, 28: 40.
[37]

阙亚萍, 翁坚, 胡林华, 戴松元. 化学进展, 2016, 28: 40.

[38]

Zhang T, Wang F, Chen H, Ji L, Wang Y F, Li C, Raschke M B, Li S B. ACS Energy Lett., 2020, 5: 1619.
[39]

Hu Y Q, Xu Q F, Ruan W, Zhang S F, Yang C L, Yan Z, Xu F. Sol. RRL , 2019, 3: 1900287.
[40]

Liu C, Li W Z, Zhang C L; Ma Y P, Fan J D, Mai Y H. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 3825.
[41]

Xiang S S, Li W P, Wei Y, Liu J M, Liu H C, Zhu L Q, Yang S H, Chen H N. iScience , 2019, 15: 156.
[42]

Shan X Y , Wang S M , Meng G , Fang X D . Progress in Chemistry , 2019, 31: 714.
[43]

单雪燕, 王时茂, 孟钢, 方晓东. 化学进展, 2019, 31: 714.

[44]

Yang Y , Lin F Y , Zhu C T , Chen T , Ma S P , Luo Y , Zhu L , Guo X Y . Acta Chimica Sinica , 2020, 78: 217.
[45]

杨英, 林飞宇, 朱从潭, 陈甜, 马书鹏, 罗媛, 朱刘, 郭学益. 化学学报, 2020, 78: 217.
[46]

Yang Y , Gao J , Cui J R , Guo X Y . Journal of Inorganic Materials , 2015, 30: 1131.
[47]

杨英 , 高菁, 崔嘉瑞, 郭学益. 无机材料学报, 2015, 30: 1131.
[48]

Tai Q D, Tang K C, Yan F. Energy Environ. Sci., 2019, 12: 2375.
[49]

Wang Y, Zhang T Y, Xu F, Li Y H, Zhao Y X. Sol. RRL , 2018, 2: 1700180.
[50]

Xiang S S, Fu Z H, Li W P, Wei Y, Liu J M, Liu H C, Zhu L Q, Zhang R F, Chen H N. ACS Energy Lett., 2018, 3: 1824.
[51]

Mariotti S, Hutter O S, Phillips L J, Yates P J, Kundu B, Durose K. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2018, 10: 3750.
[52]

Zai H C, Zhang D L, Li L, Zhu C, Ma S, Zhao Y Z, Zhao Z G, Chen C F, Zhou H P, Li Y J, Chen Q. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 23602.
[53]

Zhang S S, Wu S H, Chen W T, Zhu H M, Xiong Z Z, Yang Z C, Chen C L, Chen R, Han L Y, Chen W. Mater. Today Energy , 2018, 8: 125.
[54]

Yin G N, Zhao H, Jiang H, Yuan S H, Niu T Q, Zhao K, Liu Z K, Liu S Z. Adv. Funct. Mater. , 2018, 28: 1803269.
[55]

Chen W J, Chen H Y, Xu G Y, Xue R M, Wang S H, Li Y W, Li Y F. Joule , 2019, 3: 191.
[56]

Kulbak M, Cahen D, Hodes G. J. Phys. Chem. Lett., 2015, 6: 2452.
[57]

Liang J, Wang C X, Wang Y R, Xu Z R, Lu Z P, Ma Y, Zhu H F, Hu Y, Xiao C C, Yi X, Zhu G Y, Lv H L, Ma L B, Chen T, Tie Z X, Jin Z, Liu J. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138: 15829.
[58]

Liu D J, Hu Z P, Hu W, Wangyang P H, Yu K, Wen M Q, Zu Z Q, Liu J, Wang M, Chen W W, Zhou M, Tang X S, Zang Z G. Mater. Lett., 2017, 186: 243.
[59]

Kulbak M, Gupta S, Kedem N, Levine I, Bendikov T, Hodes G, Cahen D. J. Phys. Chem. Lett. , 2016, 7: 167.
[60]

Teng P P, Han X P, Li J W, Xu Y, Kang L, Wang Y R Q, Yang Y, Yu T. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2018, 10: 9541.
[61]

Duan J L, Zhao Y Y, He B L, Tang Q W. Angew. Chem. Inter. Edit. , 2018, 57: 3787.
[62]

Duan J L, Dou D W, Zhao Y Y, Wang Y D, Yang X Y, Yuan H W, He B L, Tang Q W. Mater. Today Energy , 2018, 10: 146.
[63]

Khazaee M, Sardashti K, Sun J P, Zhou H, Clegg C, Hill I G, Jones J L, Lupascu D C, Mitzi D B. Chem. Mater., 2018, 30: 3538.
[64]

Li H, Tong G Q, Chen T T, Zhu H W, Li G P, Chang Y J, Wang L, Jiang Y. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 14255.
[65]

Shahiduzzaman M, Yonezawa K, Yamamoto K, Ripolles T S, Karakawa M, Kuwabara T, Takahashi K, Hayase S, Taima T. ACS Omega , 2017, 2: 4464.
[66]

Kottokkaran R, Gaonkar H A, Bagheri B, Dalal V L. J. Vac .Sci. Technol. A , 2018, 36: 041201.
[67]

Goldschmidt V M. Naturwissenschaften , 1926, 14: 477.
[68]

Li Z, Yang M J, Park J S, Wei S H, Berry J J, Zhu K. Chem.Mater., 2016, 28: 284.
[69]

Marronnier A, Roma G, Boyer-Richard S, Pedesseau L, Jancu J M, Bonnassieux Y, Katan C, Stoumpos C C, Kanatzidis M G, Even J. ACS Nano , 2018, 12: 3477.
[70]

Zhang J R, Jin Z W, Liang L, Wang H R, Bai D L, Bian H, Wang K, Wang Q, Yuan N Y, Ding J N, Liu S Z. Adv. Sci (Weinh ), 2018, 5: 1801123.
[71]

Ding X H, Cai M L, Liu X Y, Ding Y, Liu X P, Wu Y H, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2019, 11: 37720.
[72]

Chu W B, Saidi W A, Zhao J, Prezhdo O V. Angew. Chem. Inter. Edit. , 2020, 59: 6435.
[73]

Wang K, Li Z Z, Zhou F G, Wang H R, Bian H, Zhang H, Wang Q, Jin Z W, Ding L M, Liu S Z. Adv. Energy Mater. , 2019, 9: 1902529.
[74]

Zhao H, Xu J, Zhou S J, Li Z Z, Zhang B, Xia X, Liu X L, Dai S Y, Yao J X. Adv. Funct. Mater., 2019, 29: 1808986.
[75]

Lau C F J, Wang Z P, Sakai N, Zheng J H, Liao C H, Green M, Huang S, Snaith H J, Ho-Baillie A. Adv. Energy Mater. , 2019, 9: 1901685.
[76]

Wang Z, Shi Z J, Li T T, Chen Y H, Huang W. Angew. Chem. Inter. Edit., 2017, 56: 1190.
[77]

Meng H G, Shao Z P, Wang L, Li Z P, Liu R R, Fan Y P, Cui G L, Pang S P. ACS Energy Lett., 2020, 5: 263.
[78]

Sutton R J, Eperon G E, Miranda L, Parrott E S, Kamino B A, Patel J B, Hörantner M T, Johnston M B, Haghighirad A A, Moore D T, Snaith H J. Adv. Energy Mater. , 2016, 6: 1502458.
[79]

Akkerman Q A, Gandini M, Di Stasio F, Rastogi P, Palazon F, Bertoni G, Ball J M, Prato M, Petrozza A, Manna L. Nat. Energy , 2016, 2.
[80]

Liu C, Li W Z, Li H Y, Wang H M, Zhang C L, Yang Y G, Gao X Y, Xue Q F, Yip H L, Fan J D, Schropp R E I, Mai Y H. Adv. Energy Mater., 2019, 9: 1803572.
[81]

Lau C F J, Deng X F, Zheng J H, Kim J, Zhang Z L, Zhang M, Bing J M, Wilkinson B, Hu L, Patterson R, Huang S J, Ho-Baillie A. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 5580.
[82]

Swarnkar A, Mir W J, Nag A. ACS Energy Lett., 2018, 3: 286.
[83]

Hu Y Q, Bai F, Liu X B, Ji Q M, Miao X L, Qiu T, Zhang S F. ACS Energy Lett., 2017, 2: 2219.
[84]

Guo Z L, Zhao S, Liu A M, Kamata Y, Teo S, Yang S Z, Xu Z H, Hayase S, Ma T L. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2019, 11: 19994.
[85]

Xiang W C, Wang Z W, Kubicki D J, Tress W, Luo J S, Prochowicz D, Akin S, Emsley L, Zhou J T, Dietler G, Grätzel M, Hagfeldt A. Joule , 2019, 3: 205.
[86]

Lau C F J, Zhang M, Deng X F, Zheng J H, Bing J M, Ma Q S, Kim J, Hu L, Green M A, Huang S J, Ho-Baillie A. ACS Energy Lett., 2017, 2: 2319.
[87]

Liang J, Zhao P Y, Wang C X, Wang Y R, Hu Y, Zhu G Y, Ma L B, Liu J, Jin Z. J. Am. Chem. Soc., 2017, 139: 14009.
[88]

Bai D, Zhang J, Jin Z, Bian H, Wang K, Wang H, Liang L, Wang Q, Liu S F. ACS Energy Lett., 2018, 3: 970.
[89]

Yang F, Hirotani D, Kapil G, Kamarudin M A, Ng C H, Zhang Y H, Shen Q, Hayase S. Angew. Chem. Inter Edit. , 2018, 57: 12745.
[90]

Nam J K, Chai S U, Cha W, Choi Y J, Kim W, Jung M S, Kwon J, Kim D, Park J H. Nano Lett., 2017, 17: 2028.
[91]

Guo Y X, Zhao F, Tao J H, Jiang J C, Zhang J G, Yang J P, Hu Z G, Chu J H. ChemSusChem , 2019, 12: 983.
[92]

Wang L , Huo Z P , Yi J X , Ahmed A , Tasawar H , Dai S Y . Progress in Chemistry , 2017, 29: 870.
[93]

王露, 霍志鹏, 易锦馨 , Ahmed A , Tasawar H , 戴松元. 化学进展, 2017, 29: 870.

[94]

Zhang T Y, Dar M I, Li G, Xu F, Guo N J, Gratzel M, Zhao Y. Adv. Sci., 2017, 3: e1700841.
[95]

Li B, Zhang Y N, Fu L, Yu T, Zhou S J, Zhang L Y, Yin L W. Nat. Commun., 2018, 9: 1076.
[96]

Swarnkar A, Marshall A R, Sanehira E M, Chernomordik B D, Moore D T, Christians J A, Chakrabarti T, Luther J M. Science , 2016, 354: 92.
[97]

McHale J M, Auroux A, Perrotta A J, Navrotsky A. Science , 1997, 277: 788.
[98]

Liu C, Yang Y, Xia X, Ding Y, Arain Z, An S J, Liu X P, Cristina R C, Dai S Y, Nazeeruddin M K. Adv. Energy Mater., 2020, 10: 1903751.
[99]

Shi E Z, Yuan B, Shiring S B, Gao Y, Akriti, Guo Y F, Su C, Lai M L, Yang P D, Kong J, Savoie B M, Yu Y, Dou L T. Nature , 2020, 580: 614.
[100]

Jiang Y Z, Yuan J, Ni Y, Yang J E, Wang Y, Jiu T G, Yuan M J, Chen J. Joule , 2018, 2: 1356.
[101]

Wu T H, Wang Y B, Dai Z S, Cui D Y, Wang T, Meng X Y, Bi E B, Yang X D, Han L Y. Adv. Mater., 2019, 31: 1900605.
[102]

Peng H R, Cai M L, Zhou J Y, Yang Y, Ding X H, Tao Y, Wu G, Liu X P, Pan J H, Dai S Y. Solar RRL , 2020, 2000216.
[103]

Xu W Z, He F, Zhang M, Nie P B, Zhang S W, Zhao C, Luo R P, Li J Z, Zhang X, Zhao S C, Li W D, Kang F Y, Nan C W, Wei G D. ACS Energy Lett., 2019, 4: 2491.
[104]

Meng F N , Liu C Y , Gao L G , Ma T L . Progress in Chemistry , 2020, 32: 817.
[105]

孟凡宁, 刘彩云, 高立国, 马廷丽. 化学进展, 2020, 32: 817.

[106]

Wang H R, Bian H, Jin Z W, Liang L, Bai D L, Wang Q, Liu S Z. Sol. RRL , 2018, 2: 1800216.
[107]

Zhao H, Yang S M, Han Y, Yuan S H, Jiang H, Duan C Y, Liu Z K, Liu S Z. Adv. Mater. Technol., 2019, 4: 1900311.
[108]

Wang J, Zhang J, Zhou Y Z, Liu H B, Xue Q F, Li X S, Chueh C C, Yip H L, Zhu Z L, Jen A K Y. Nat. Commun., 2020, 11: 177.
[109]

Wang L , Zhou Q , Huang Y Q , Zhang B , Feng Y Q . Progress in Chemistry , 2020, 32: 119.
[110]

王蕾, 周勤, 黄禹琼, 张宝, 冯亚青. 化学进展, 2020, 32: 119.

[111]

Liu H W, Wu Z N, Shao J R, Yao D, Gao H, Liu Y, Yu W L, Zhang H, Yang B. ACS Nano , 2017, 11: 2239.
[112]

Protesescu L, Yakunin S, Bodnarchuk M I, Krieg F, Caputo R, Hendon C H, Yang R X, Walsh A, Kovalenko M V. Nano Lett., 2015, 15: 3692.
[113]

Liu F, Zhang Y H, Ding C, Kobayashi S, Izuishi T, Nakazawa N, Toyoda T, Ohta T, Hayase S, Minemoto T, Yoshino K, Dai S Y, Shen Q. ACS Nano , 2017, 11: 10373.
[114]

Tolbert S H, Herhold A B, Johnson C S, Alivisatos A P. Phys. Rev. Lett., 1994, 73: 3266.
[115]

Sanehira E M, Marshall A R, Christians J A, Harvey S P, Luther J M. Sci. Adv., 2017, 3: eaao4204.
[116]

Ling X F, Zhou S J, Yuan J Y, Shi J W, Qian Y L, Larson B W, Zhao Q, Qin C C, Li F C, Shi G Z, Stewart C, Hu J X, Zhang X L, Luther J M, Duhm S, Ma W L. Adv. Energy Mater., 2019, 9: 1900721.
[117]

Zeng Z B, Zhang J, Gan X L, Sun H R, Shang M H, Hou D G, Lu C J, Chen R J, Zhu Y J, Han L Y. Adv. Energy Mater., 2018, 8: 1801050.
[118]

Qiu Z W, Li N X, Huang Z J, Chen Q, Zhou H P. Small Methods , 2020, 4: 1900877.
[119]

Tian J J, Xue Q F, Yao Q, Li N, Brabec C J, Yip H L. Adv. Energy Mater., 2020, 10: 2000183.
[1]
Song J Z, Li J H, Li X M, Xu L M, Dong Y H, Zeng H B. Adv. Mater., 2015, 27: 7162.
[2]
Sutherland B R, Sargent E H. Nat. Photonics , 2016, 10: 295.
[3]
Yang L Y, Barrows A T, Lidzey D G, Wang T. Rep. Prog. Phys. , 2016, 79: 026501.
[4]
Xing G C, Mathews N, Sun S Y, Lim S S, Lam Y M, Gr?tzel M, Mhaisalkar S, Sum T C. Science , 2013, 342: 344.
[5]
Ju C G , Zhang B , Feng Y Q . Progress in Chemistry , 2016, 28: 219.
[5]
琚成功, 张宝, 冯亚青. 化学进展, 2016, 28: 219.
[6]
Mei A Y, Li X, Liu L F, Ku Z L, Liu T F, Rong Y G, Xu M, Hu M, Chen J Z, Yang Y, Gr?tzel M, Han H W. Science , 2014, 345: 295.
[7]
Lee M M, Teuscher J, Miyasaka T, Murakami T N, Snaith H J. Science , 2012, 338: 643.
[8]
Yang W S, Park B W, Jung E H, Jeon N J, Kim Y C, Lee D U, Shin S S, Seo J, Kim E K, Noh J H, Seok S I. Science , 2017, 356: 1376.
[9]
Yang Y, Peng H R, Liu C, Arain Z, Ding Y, Ma S, Liu X L, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. J. Mater. Chem. A , 2019, 7: 6450.
[10]
Shi X Q, Chen R C, Jiang T T, Ma S, Liu X P, Ding Y, Cai M L, Wu J H, Dai S Y. Sol. RRL , 2020, 4: 1900198.
[11]
[2020-04-01]https://www.nrel.gov/pv/assets/images/thumb-best-research -cell-efficiencies-190416.png.
[12]
Liu F, Ding C, Zhang Y H, Ripolles T S, Kamisaka T, Toyoda T, Hayase S, Minemoto T, Yoshino K, Dai S Y, Yanagida M, Noguchi H, Shen Q. J. Am. Chem. Soc., 2017, 139: 16708.
[13]
Eperon G E, Paternò G M, Sutton R J, Zampetti A, Haghighirad A A, Cacialli F, Snaith H J. J. Mater. Chem. A , 2015, 3: 19688.
[14]
Frolova L A, Anokhin D V, Piryazev A A, Luchkin S Y, Dremova N N, Stevenson K J, Troshin P A. J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8: 67.
[15]
Wang Y, Zhang T Y, Kan M, Zhao Y X. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 12345.
[16]
Wang P Y, Zhang X W, Zhou Y Q, Jiang Q, Ye Q F, Chu Z M, Li X X, Yang X L, Yin Z G, You J B. Nat. Commun. , 2018, 9: 2225.
[17]
Yin W J, Yan Y, Wei S H. J. Phys. Chem. Lett. , 2014, 5: 3625.
[18]
Ahmad W, Khan J, Niu G D, Tang J. Sol. RRL , 2017, 1: 1700048.
[19]
Beal R E, Slotcavage D J, Leijtens T, Bowring A R, Belisle R A, Nguyen W H, Burkhard G F, Hoke E T, McGehee M D. J. Phys. Chem. Lett., 2016, 7: 746.
[20]
Ding X H, Chen H B, Wu Y H, Ma S, Dai S Y, Yang S F, Zhu J. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 18258.
[21]
Wang Y, Liu X M, Zhang T Y, Wang X T, Kan M, Shi J L, Zhao Y X. Angew. Chem. Inter. Edit., 2019, 58: 16691.
[22]
Shi J L, Wang Y, Zhao Y X. Energy Environ. Sci., 2019, 2: 73.
[23]
Wang B, Novendra N, Navrotsky A. J. Am. Chem. Soc., 2019, 141: 14501.
[24]
Guo X D , Niu G D , Wang L D . Acta Chimica Sinica , 2015, 73: 211.
[24]
郭旭东, 牛广达, 王立铎. 化学学报, 2015, 73: 211.
[25]
Marronnier A, Roma G, Boyer-Richard S, Pedesseau L, Jancu J M, Bonnassieux Y, Katan C, Stoumpos C C, Kanatzidis M G, Even J. ACS Nano , 2018, 12: 3477.
[26]
Dastidar S, Hawley C J, Dillon A D, Gutierrez-Perez A D, Spanier J E, Fafarman A T. J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8: 1278.
[27]
Wang K, Jin Z W, Liang L, Bian H, Bai D L, Wang H R, Zhang J R, Wang Q, Liu S Z. Nat. Commun., 2018, 9: 4544.
[28]
Zhang J R, Hodes G, Jin Z W, Liu S Z. Angew. Chem. Inter. Edit., 2019, 58: 15596.
[29]
Wang Y, Zhang T Y, Kan M, Li Y H, Wang T, Zhao Y X. Joule , 2018, 2: 2065.
[30]
Wang Q, Zheng X P, Deng Y H, Zhao J J, Chen Z L, Huang J S. Joule , 2017, 1: 371.
[31]
Wang Y, Dar M I, Ono L K, Zhang T Y, Kan M, Li Y W, Zhang L J, Wang X T, Yang Y G, Gao X Y, Qi Y B, Gr?tzel M, Zhao Y X. Science , 2019, 365: 591.
[32]
Zhao B Y, Jin S F, Huang S, Liu N, Ma J Y, Xue D J, Han Q W, Ding J, Ge Q Q, Feng Y Q, Hu J S. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 11716.
[33]
Becker P, Márquez J A, Just J, Al-Ashouri A, Hages C, Hempel H, Jo?t M, Albrecht S, Frahm R, Unold T. Adv. Energy Mater., 2019, 9: 1900555.
[34]
Que Y P , Weng J , Hu L H , Dai S Y . Progress in Chemistry , 2016, 28: 40.
[34]
阙亚萍, 翁坚, 胡林华, 戴松元. 化学进展, 2016, 28: 40.
[35]
Zhang T, Wang F, Chen H, Ji L, Wang Y F, Li C, Raschke M B, Li S B. ACS Energy Lett., 2020, 5: 1619.
[36]
Hu Y Q, Xu Q F, Ruan W, Zhang S F, Yang C L, Yan Z, Xu F. Sol. RRL , 2019, 3: 1900287.
[37]
Liu C, Li W Z, Zhang C L;, Ma Y P, Fan J D, Mai Y H. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 3825.
[38]
Xiang S S, Li W P, Wei Y, Liu J M, Liu H C, Zhu L Q, Yang S H, Chen H N. iScience , 2019, 15: 156.
[39]
Shan X Y , Wang S M , Meng G , Fang X D . Progress in Chemistry , 2019, 31: 714.
[39]
单雪燕, 王时茂, 孟钢, 方晓东. 化学进展, 2019, 31: 714.
[40]
Yang Y , Lin F Y , Zhu C T , Chen T , Ma S P , Luo Y , Zhu L , Guo X Y . Acta Chimica Sinica , 2020, 78: 217.
[40]
杨英, 林飞宇, 朱从潭, 陈甜, 马书鹏, 罗媛, 朱刘, 郭学益. 化学学报, 2020, 78: 217.
[41]
Yang Y , Gao J , Cui J R , Guo X Y . Journal of Inorganic Materials , 2015, 30: 1131.
[41]
杨英 , 高菁, 崔嘉瑞, 郭学益. 无机材料学报, 2015, 30: 1131.
[42]
Tai Q D, Tang K C, Yan F. Energy Environ. Sci., 2019, 12: 2375.
[43]
Wang Y, Zhang T Y, Xu F, Li Y H, Zhao Y X. Sol. RRL , 2018, 2: 1700180.
[44]
Xiang S S, Fu Z H, Li W P, Wei Y, Liu J M, Liu H C, Zhu L Q, Zhang R F, Chen H N. ACS Energy Lett., 2018, 3: 1824.
[45]
Mariotti S, Hutter O S, Phillips L J, Yates P J, Kundu B, Durose K. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2018, 10: 3750.
[46]
Zai H C, Zhang D L, Li L, Zhu C, Ma S, Zhao Y Z, Zhao Z G, Chen C F, Zhou H P, Li Y J, Chen Q. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 23602.
[47]
Zhang S S, Wu S H, Chen W T, Zhu H M, Xiong Z Z, Yang Z C, Chen C L, Chen R, Han L Y, Chen W. Mater. Today Energy , 2018, 8: 125.
[48]
Yin G N, Zhao H, Jiang H, Yuan S H, Niu T Q, Zhao K, Liu Z K, Liu S Z. Adv. Funct. Mater. , 2018, 28: 1803269.
[49]
Chen W J, Chen H Y, Xu G Y, Xue R M, Wang S H, Li Y W, Li Y F. Joule , 2019, 3: 191.
[50]
Kulbak M, Cahen D, Hodes G. J. Phys. Chem. Lett., 2015, 6: 2452.
[51]
Liang J, Wang C X, Wang Y R, Xu Z R, Lu Z P, Ma Y, Zhu H F, Hu Y, Xiao C C, Yi X, Zhu G Y, Lv H L, Ma L B, Chen T, Tie Z X, Jin Z, Liu J. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138: 15829.
[52]
Liu D J, Hu Z P, Hu W, Wangyang P H, Yu K, Wen M Q, Zu Z Q, Liu J, Wang M, Chen W W, Zhou M, Tang X S, Zang Z G. Mater. Lett., 2017, 186: 243.
[53]
Kulbak M, Gupta S, Kedem N, Levine I, Bendikov T, Hodes G, Cahen D. J. Phys. Chem. Lett. , 2016, 7: 167.
[54]
Teng P P, Han X P, Li J W, Xu Y, Kang L, Wang Y R Q, Yang Y, Yu T. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2018, 10: 9541.
[55]
Duan J L, Zhao Y Y, He B L, Tang Q W. Angew. Chem. Inter. Edit. , 2018, 57: 3787.
[56]
Duan J L, Dou D W, Zhao Y Y, Wang Y D, Yang X Y, Yuan H W, He B L, Tang Q W. Mater. Today Energy , 2018, 10: 146.
[57]
Khazaee M, Sardashti K, Sun J P, Zhou H, Clegg C, Hill I G, Jones J L, Lupascu D C, Mitzi D B. Chem. Mater., 2018, 30: 3538.
[58]
Li H, Tong G Q, Chen T T, Zhu H W, Li G P, Chang Y J, Wang L, Jiang Y. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 14255.
[59]
Shahiduzzaman M, Yonezawa K, Yamamoto K, Ripolles T S, Karakawa M, Kuwabara T, Takahashi K, Hayase S, Taima T. ACS Omega , 2017, 2: 4464.
[60]
Kottokkaran R, Gaonkar H A, Bagheri B, Dalal V L. J. Vac .Sci. Technol. A , 2018, 36: 041201.
[61]
Goldschmidt V M. Naturwissenschaften , 1926, 14: 477.
[62]
Li Z, Yang M J, Park J S, Wei S H, Berry J J, Zhu K. Chem.Mater., 2016, 28: 284.
[63]
Marronnier A, Roma G, Boyer-Richard S, Pedesseau L, Jancu J M, Bonnassieux Y, Katan C, Stoumpos C C, Kanatzidis M G, Even J. ACS Nano , 2018, 12: 3477.
[64]
Zhang J R, Jin Z W, Liang L, Wang H R, Bai D L, Bian H, Wang K, Wang Q, Yuan N Y, Ding J N, Liu S Z. Adv. Sci (Weinh ), 2018, 5: 1801123.
[65]
Ding X H, Cai M L, Liu X Y, Ding Y, Liu X P, Wu Y H, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2019, 11: 37720.
[66]
Chu W B, Saidi W A, Zhao J, Prezhdo O V. Angew. Chem. Inter. Edit. , 2020, 59: 6435.
[67]
Wang K, Li Z Z, Zhou F G, Wang H R, Bian H, Zhang H, Wang Q, Jin Z W, Ding L M, Liu S Z. Adv. Energy Mater. , 2019, 9: 1902529.
[68]
Zhao H, Xu J, Zhou S J, Li Z Z, Zhang B, Xia X, Liu X L, Dai S Y, Yao J X. Adv. Funct. Mater., 2019, 29: 1808986.
[69]
Lau C F J, Wang Z P, Sakai N, Zheng J H, Liao C H, Green M, Huang S, Snaith H J, Ho-Baillie A. Adv. Energy Mater. , 2019, 9: 1901685.
[70]
Wang Z, Shi Z J, Li T T, Chen Y H, Huang W. Angew. Chem. Inter. Edit., 2017, 56: 1190.
[71]
Meng H G, Shao Z P, Wang L, Li Z P, Liu R R, Fan Y P, Cui G L, Pang S P. ACS Energy Lett., 2020, 5: 263.
[72]
Sutton R J, Eperon G E, Miranda L, Parrott E S, Kamino B A, Patel J B, H?rantner M T, Johnston M B, Haghighirad A A, Moore D T, Snaith H J. Adv. Energy Mater. , 2016, 6: 1502458.
[73]
Akkerman Q A, Gandini M, Di Stasio F, Rastogi P, Palazon F, Bertoni G, Ball J M, Prato M, Petrozza A, Manna L. Nat. Energy , 2016, 2.
[74]
Liu C, Li W Z, Li H Y, Wang H M, Zhang C L, Yang Y G, Gao X Y, Xue Q F, Yip H L, Fan J D, Schropp R E I, Mai Y H. Adv. Energy Mater., 2019, 9: 1803572.
[75]
Lau C F J, Deng X F, Zheng J H, Kim J, Zhang Z L, Zhang M, Bing J M, Wilkinson B, Hu L, Patterson R, Huang S J, Ho-Baillie A. J. Mater. Chem. A , 2018, 6: 5580.
[76]
Swarnkar A, Mir W J, Nag A. ACS Energy Lett., 2018, 3: 286.
[77]
Hu Y Q, Bai F, Liu X B, Ji Q M, Miao X L, Qiu T, Zhang S F. ACS Energy Lett., 2017, 2: 2219.
[78]
Guo Z L, Zhao S, Liu A M, Kamata Y, Teo S, Yang S Z, Xu Z H, Hayase S, Ma T L. ACS Appl. Mater. Interfaces , 2019, 11: 19994.
[79]
Xiang W C, Wang Z W, Kubicki D J, Tress W, Luo J S, Prochowicz D, Akin S, Emsley L, Zhou J T, Dietler G, Gr?tzel M, Hagfeldt A. Joule , 2019, 3: 205.
[80]
Lau C F J, Zhang M, Deng X F, Zheng J H, Bing J M, Ma Q S, Kim J, Hu L, Green M A, Huang S J, Ho-Baillie A. ACS Energy Lett., 2017, 2: 2319.
[81]
Liang J, Zhao P Y, Wang C X, Wang Y R, Hu Y, Zhu G Y, Ma L B, Liu J, Jin Z. J. Am. Chem. Soc., 2017, 139: 14009.
[82]
Bai D, Zhang J, Jin Z, Bian H, Wang K, Wang H, Liang L, Wang Q, Liu S F. ACS Energy Lett., 2018, 3: 970.
[83]
Yang F, Hirotani D, Kapil G, Kamarudin M A, Ng C H, Zhang Y H, Shen Q, Hayase S. Angew. Chem. Inter Edit. , 2018, 57: 12745.
[84]
Nam J K, Chai S U, Cha W, Choi Y J, Kim W, Jung M S, Kwon J, Kim D, Park J H. Nano Lett., 2017, 17: 2028.
[85]
Guo Y X, Zhao F, Tao J H, Jiang J C, Zhang J G, Yang J P, Hu Z G, Chu J H. ChemSusChem , 2019, 12: 983.
[86]
Wang L , Huo Z P , Yi J X , Ahmed A , Tasawar H , Dai S Y . Progress in Chemistry , 2017, 29: 870.
[86]
王露, 霍志鹏, 易锦馨 , Ahmed A , Tasawar H , 戴松元. 化学进展, 2017, 29: 870.
[87]
Zhang T Y, Dar M I, Li G, Xu F, Guo N J, Gratzel M, Zhao Y. Adv. Sci., 2017, 3: e1700841.
[88]
Li B, Zhang Y N, Fu L, Yu T, Zhou S J, Zhang L Y, Yin L W. Nat. Commun., 2018, 9: 1076.
[89]
Swarnkar A, Marshall A R, Sanehira E M, Chernomordik B D, Moore D T, Christians J A, Chakrabarti T, Luther J M. Science , 2016, 354: 92.
[90]
McHale J M, Auroux A, Perrotta A J, Navrotsky A. Science , 1997, 277: 788.
[91]
Liu C, Yang Y, Xia X, Ding Y, Arain Z, An S J, Liu X P, Cristina R C, Dai S Y, Nazeeruddin M K. Adv. Energy Mater., 2020, 10: 1903751.
[92]
Shi E Z, Yuan B, Shiring S B, Gao Y, Akriti, Guo Y F, Su C, Lai M L, Yang P D, Kong J, Savoie B M, Yu Y, Dou L T. Nature , 2020, 580: 614.
[93]
Jiang Y Z, Yuan J, Ni Y, Yang J E, Wang Y, Jiu T G, Yuan M J, Chen J. Joule , 2018, 2: 1356.
[94]
Wu T H, Wang Y B, Dai Z S, Cui D Y, Wang T, Meng X Y, Bi E B, Yang X D, Han L Y. Adv. Mater., 2019, 31: 1900605.
[95]
Peng H R, Cai M L, Zhou J Y, Yang Y, Ding X H, Tao Y, Wu G, Liu X P, Pan J H, Dai S Y. Solar RRL , 2020, 2000216.
[96]
Xu W Z, He F, Zhang M, Nie P B, Zhang S W, Zhao C, Luo R P, Li J Z, Zhang X, Zhao S C, Li W D, Kang F Y, Nan C W, Wei G D. ACS Energy Lett., 2019, 4: 2491.
[97]
Meng F N , Liu C Y , Gao L G , Ma T L . Progress in Chemistry , 2020, 32: 817.
[97]
孟凡宁, 刘彩云, 高立国, 马廷丽. 化学进展, 2020, 32: 817.
[98]
Wang H R, Bian H, Jin Z W, Liang L, Bai D L, Wang Q, Liu S Z. Sol. RRL , 2018, 2: 1800216.
[99]
Zhao H, Yang S M, Han Y, Yuan S H, Jiang H, Duan C Y, Liu Z K, Liu S Z. Adv. Mater. Technol., 2019, 4: 1900311.
[100]
Wang J, Zhang J, Zhou Y Z, Liu H B, Xue Q F, Li X S, Chueh C C, Yip H L, Zhu Z L, Jen A K Y. Nat. Commun., 2020, 11: 177.
[101]
Wang L , Zhou Q , Huang Y Q , Zhang B , Feng Y Q . Progress in Chemistry , 2020, 32: 119.
[101]
王蕾, 周勤, 黄禹琼, 张宝, 冯亚青. 化学进展, 2020, 32: 119.
[102]
Liu H W, Wu Z N, Shao J R, Yao D, Gao H, Liu Y, Yu W L, Zhang H, Yang B. ACS Nano , 2017, 11: 2239.
[103]
Protesescu L, Yakunin S, Bodnarchuk M I, Krieg F, Caputo R, Hendon C H, Yang R X, Walsh A, Kovalenko M V. Nano Lett., 2015, 15: 3692.
[104]
Liu F, Zhang Y H, Ding C, Kobayashi S, Izuishi T, Nakazawa N, Toyoda T, Ohta T, Hayase S, Minemoto T, Yoshino K, Dai S Y, Shen Q. ACS Nano , 2017, 11: 10373.
[105]
Tolbert S H, Herhold A B, Johnson C S, Alivisatos A P. Phys. Rev. Lett., 1994, 73: 3266.
[106]
Sanehira E M, Marshall A R, Christians J A, Harvey S P, Luther J M. Sci. Adv., 2017, 3: eaao4204.
[107]
Ling X F, Zhou S J, Yuan J Y, Shi J W, Qian Y L, Larson B W, Zhao Q, Qin C C, Li F C, Shi G Z, Stewart C, Hu J X, Zhang X L, Luther J M, Duhm S, Ma W L. Adv. Energy Mater., 2019, 9: 1900721.
[108]
Zeng Z B, Zhang J, Gan X L, Sun H R, Shang M H, Hou D G, Lu C J, Chen R J, Zhu Y J, Han L Y. Adv. Energy Mater., 2018, 8: 1801050.
[109]
Qiu Z W, Li N X, Huang Z J, Chen Q, Zhou H P. Small Methods , 2020, 4: 1900877.
[110]
Tian J J, Xue Q F, Yao Q, Li N, Brabec C J, Yip H L. Adv. Energy Mater., 2020, 10: 2000183.

基金资助

国家重点研发计划(2018YFB1500101)

“111”项目(B16016)

国家自然科学基金项目(51702096)

国家自然科学基金项目(U1705256)

国家自然科学基金项目(51572080)

国家自然科学基金项目(61904053)

中央大学基础研究基金项目(2019MS026)

中央大学基础研究基金项目(2019MS027)

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