2024年7月30日，Matter在线发表论文《Sp-hybridized carbon enabled crystal lattice manipulation, pushing the limit of fill factor in β-CsPbI3 perovskite solar cells》，论文通讯作者为我院张跃院士和康卓教授。

  有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电能量转换效率在短短十多年内已经提升至26.2%。然而，有机-无机杂化钙钛矿在实际应用中的热诱导相分离和讲解仍然是其商业化进程的巨大阻碍。近年来，基于无机CsPbI3的钙钛矿太阳能电池由于其优异的热稳定性、约1.7 eV的合适带隙以及与晶硅叠层太阳能电池的兼容性而引起了极大的关注。

  尽管在室温下稳定“黑”相CsPbI3方面已经取得了重要的里程碑。减少缺陷态引起的非辐射复合能量损失是进一步提高无机钙钛矿太阳能电池效率的重要策略。较高退火温度引起的残余应力也不容忽视，它会引起缺陷态并危害器件稳定性。然而，由于CsPbI3无氢键的环境以及Cs阳离子与CsPbI3晶格之间的固有强化学键，通过制备缺陷和应力较少的高质量无机钙钛矿薄膜来实现高性能光伏器件仍然是一个重大挑战。

  本工作利用石墨炔独特的sp杂化碳框架结构和理化特性，有效延缓了β-CsPbI3晶体生长过程，实现了本征晶格操纵，制备了少缺陷态高质量钙钛矿薄膜，释放了高温退火过程中的晶格应力。此外，还优化了电子传输层与钙钛矿层之间的能带排列，从而有效地促进了载流子的传输和提取。最终，获得了同时具有高开路电压（1.192 V）和创纪录填充因子（83.96%）的β-CsPbI3太阳能电池。

图1 CsPbI3钙钛矿薄膜结晶行为表征

图2 CsPbI3钙钛矿形貌及光电性能表征

图3 CsPbI3钙钛矿的应力释放

图4 CsPbI3钙钛矿能带结构调控

图5 CsPbI3钙钛矿太阳能电池性能