有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池目前几年得到了快速发展，并实现了非常高的电池效率。但是其中关键性问题，比如：高毒性的Pb组分。最近有研究将Ba²⁺应用于钙钛矿太阳能取代Pb²⁺，由于Ba²⁺的离子半径和Pb²⁺的离子半径类似，实现了一定的作用，但是Ba²⁺的取代量比较低。台湾长庚大学、台湾大学的研究者通过使用混合离子（甲胺、甲脒）钙钛矿作为太阳能电池中的吸光层，实现了较高浓度的Ba²⁺取代率。此外，通过在电池中引入聚合物，实现了更高的Ba²⁺离子掺杂，并且电池的效率得以保持。通过在电池中添加聚乙二醇，实现了10 mol %的Ba掺杂，改善了钙钛矿薄膜的质量，电池效率实现了16.1 %。

文章要点：

(1）测试了5 mol % Ba掺杂，10 mol % Ba掺杂，15 mol % Ba掺杂的电池效率变化情况，发现5 mol % Ba的电池有最好的效果（电池效率17.52 %，开路电压1.07 V，电流密度24.06 mA/cm²，填充因子67.98 %）。这是因为掺杂量提高后，晶体薄膜质量降低，产生了大量孔洞结构。

(2）为了改善薄膜的质量，作者分别在10 mol% Ba掺杂的混合阳离子钙钛矿薄膜中加入P(VDF-TrFE)（(Piezotech® FC 30，MW ∼450,000 Da）, PMMA（poly(methyl methacrylate) 聚甲基丙烯酸甲酯，MW ∼996,000 Da）, PEG（MW ∼10,000 Da）几种不同聚合物，并考察电池性能变化情况。在钙钛矿薄膜中加入P(VDF-TrFE), PMMA时，钙钛矿薄膜的界面上生成了沉淀，导致光的传输过程被抑制了。当在钙钛矿薄膜中加入PEG时，能够很好的掺入钙钛矿薄膜，并且薄膜的质量得以改善，消除了孔洞，且界面上没有沉淀。基于FTO/TiO₂/meso-TiO₂/perovskite/spiro-OMeTAD/Ag结构的电池性质测试显示，最高的电池效率由13.7 %提升为16.1 %，并且长期稳定性较高。

参考文献

Ming-Chung Wu*; Yi-Ying Li; Shun-Hsiang Chan; Kun-Mu Lee*; Wei-Fang Su

Polymer Additives for Morphology Control in High‐Performance Lead‐Reduced Perovskite Solar Cells，Solar RRL 2020, 

DOI：10.1002/solr.202000093

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.202000093