近来，具有倒置的平面异质结结构的钙钛矿太阳能电池（PSC）由于其提供了容易制造，与柔性衬底兼容，能带工程的多功能性以及制造多结电池的可能性而受到关注；此外，它们已经实现超过20％的电源转换效率（PCE）。但仍然低于具有规则结构的PSC，这主要是因为开路电压（Voc）较低。低于理想的Voc倒置的PSC的归因于非辐射复合损失。几种方法被提出减少非辐射复合，在倒置的PSC中提高到1.15V，包括增加晶粒尺寸，表面钝化，离子补偿，和异质结工程。此外，钙钛矿薄膜的性质，特别是其在电荷提取层附近的掺杂状态（n，p或本征）受到薄膜结晶的衬底的极性的强烈影响。因此，在接触界面处控制钙钛矿膜的性质可能是在倒置PSC中实现高Voc的有效方式。

今日，在英国萨里大学张伟博士，牛津大学Henry Snaith教授和北京大学朱瑞研究员（共同通讯作者）的带领下，与北京量子物质科学协同创新中心，英国卡文迪什实验室和山西大学合作，报告了通过使用溶液处理的二次生长（SSG）技术，在膜的顶部表面附近提供更宽的带隙区域，并形成更多的n型钙钛矿膜，从而导致Voc大幅增加。SSG技术包括两个步骤：（i）通过溶液处理制备钙钛矿薄膜;（ii）在溴化胍的协助下进行二次生长。团队使用非化学计量的配方 (FA0.95PbI2.95)0.85(MAPbBr3)0.15制备混合阳离子铅混合卤化物钙钛矿层，其中，MA和FA分别表示甲基铵和甲脒。这种方法产生了更宽的带隙顶层和更多的n型钙钛矿薄膜，从而减少非辐射复合，导致Voc增加高达100毫伏。团队在不牺牲光电流的情况下实现了1.21V的高Voc，对应于1.62伏特带隙下0.41V的电压不足。这一改善使得最大功率点的输出功率稳定在接近21％。相关成果以题为“Enhanced photovoltage for inverted planar heterojunction perovskite solar cells”发表在了Science上。

图1 改进的形貌和晶体结构

图2 光伏性能表征

图3 表面光电压和紫外光电子能谱

图4 时间分辨光致发光和瞬态吸收光谱

文献链接：Enhanced photovoltage for inverted planar heterojunction perovskite solar cells（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aap9282）