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华中科技大学武汉光电国家实验室陈炜副教授在访问日本国立物质与材料研究院（NIMS）期间，在钙钛矿薄膜太阳能电池研究领域取得重要进展。
显著的效率和成本优势有望推动钙钛矿太阳能电池在未来跨过商业化门槛，分享乃至颠覆未来的光伏市场。但是，尽管前景乐观，仍有几朵乌云笼罩在钙钛矿太阳能电池真正走向商业化的路途上。正如美国可再生能源实验室光伏认证中心负责人Keith Emery博士和澳大利亚新南威尔士大学Martin Green教授今年年初发表公开评论所说：（1）钙钛矿太阳能电池普遍存在稳定性问题，很多电池在测试的过程中就发生了衰变，因此很多文献报道的钙钛矿电池高效率都无法通过第三方认证，其真实性都值得怀疑；（2）钙钛矿太阳能电池普遍存在迟滞现象，即IV测试正反扫测得的结果存在明显的不一致。很多论文仅报道其中一种扫描方式得到的可能是高估的实验结果。Keith Emery和Martin Green领导着国际上最权威的太阳能电池认证中心，他们对钙钛矿太阳能电池的负面意见表明原先的钙钛矿电池技术可能存在严重缺陷，这也可能是为什么迄今为止，除了Newport公司认证的小面积（<0.1cm2）钙钛矿太阳能电池得到了认证数据外，其他国际权威认证中心在钙钛矿电池方向集体失声的原因。 据了解，日本AIST（5家国际权威认证中心之一）检测过多家研究单位送检的钙钛矿太阳能电池，验证得到的器件性能与基于实验室所得数据的预期值相差较大。这也是为什么在我们于AIST认证成功大面积（>1cm2）钙钛矿电池15%效率之前，权威的《Solar Cell Efficiency Tables》中钙钛矿太阳能电池处于空缺状态的原因。 我们通过测试数万条IV曲线，在比较了几种最常见的钙钛矿太阳能电池结构以后，发现P-i-N反式平面结构电池更容易消除迟滞效应。电池结构如图2所示。我们通过实施成功的界面工程，以稳定、高导电、能带调控的重掺杂型无机界面材料在电极附近分别抽取电子和空穴，并在大面积范围内控制消除界面缺陷。这样做的结果是： （1）该电池表现出迄今为止各类钙钛矿太阳能电池中最佳的填充因子达0.83，开路电压接近1.1V，小面积（0.09 cm2）电池的效率提升到18.3%，大面积（1.02 cm2）电池的效率达到16.2%； （2）无论是小电池还是大电池，其IV测试的迟滞效应都非常小，并且多批次数十个电池都表现出很好的工艺可重现性和器件性能的高度一致性（图3）； （3）器件表现出迄今为止各类型钙钛矿太阳能电池有报道以来最好的稳定性，1000小时持续光照老化前后的性能衰减<10%。PCBM的疏水性质和无机界面层的化学稳定性对钙钛矿层起到了保护作用。我们这种反式结构设计排除了其他由不稳定界面材料带来的干扰，将钙钛矿太阳能电池性能衰变的原因都集中到钙钛矿材料本身，可以在最大程度上真实反映钙钛矿太阳能电池的稳定性到底如何。意外的是，初步加速老化的测试结果几乎是令人满意的，多块电池样品老化前后的效率衰减均不到10%（图4）。  图2. 基于重掺杂无机界面层的反式P-i-N平面结构钙钛矿太阳能电池结构示意图 
图3. （a）取决于扫描条件的电池迟滞效应和（b）统计40块不同批次（小面积）电池性能的均一性和正反扫差异   图4. 一批次10块大面积（1.02 cm2）电池1000小时连续光照老化测试结果（测试光强：100mW/cm2，环境温度：25 ，短路情况连续电流输出）（a）归一化效率衰减<10%，（b）效率绝对值衰减统计图 |
