有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的研究进展

吴 刚，张欣茜，顾卓伟，陈红征

(浙江大学高分子科学与工程学系，浙江 杭州 310027)

特约专栏

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的研究进展

吴 刚，张欣茜，顾卓伟，陈红征

(浙江大学高分子科学与工程学系，浙江 杭州 310027)

可溶液加工的高效太阳电池及其活性层材料一直是全世界学术界与产业界关注与研究的热点。近年来，由于优异的光吸收特性和载流子传输能力，以及相对简单的制备方法，具有立体三维结构的有机-无机杂化钙钛矿晶体材料在太阳电池中的应用受到越来越多的关注，并在过去的两年内取得了重大的研究进展。有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的光电转化效率(PCE)纪录被不断刷新，目前已达19.3%，与无机太阳电池相当。主要从有机-无机杂化钙钛矿材料的结构与性质、有机-无机杂化钙钛矿薄膜材料的制备方法、纳米多孔载体结构和平板结构钙钛矿太阳电池、杂化钙钛矿太阳电池的稳定性4个方面，介绍了有机-无机杂化钙钛矿太阳电池近期的研究进展，并对其发展方向进行了展望。

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池；材料类型；薄膜制备方法；平板结构；稳定性

1 前 言

太阳电池能够将广泛易得、无污染的太阳光能转变为电能，是学术界与产业界关注与研究的热点。无机太阳电池是目前所有太阳电池中发展最为成熟的品种，具有相对较高的光电转化效率(Power Conversion Efficiency,PCE)[1-2]，但生产制造过程中高的能耗与污染，一方面提高了电池产品的成本，另一方面也给环境与社会带来额外的压力。

可溶液加工的太阳电池，能够通过Roll-to-Roll技术实现清洁、高效、大规模批量生产，成为太阳电池未来发展的方向之一。在全世界科学家的努力下，代表性的可溶液加工太阳电池(如染料敏化电池、有机(聚合物)电池、有机-无机杂化电池、量子点敏化电池等)的光电转换效率都获得了长足的进展[3-5]。2012年底，随着第一个光电转换效率达到9.7%的全固态有机太阳电池的公开报道[6]，有机-无机杂化钙钛矿材料及其在太阳电池中的应用成为全世界光伏领域关注的焦点[7]。在过去的两年中，杂化钙钛矿电池的效率纪录不断刷新，呈现出突飞猛进的上升势头，如图1所示。据最新研究报道，电池效率已经达到了19.3%[8]，可溶液加工的高效率太阳电池的前景一片光明。

图1 有机-无机杂化钙钛矿太阳电池效率(PCE)进展

2 有机-无机杂化钙钛矿材料

2011年，陈红征课题组[11]合成了层状杂化钙钛矿结构材料(3-BrC3H6NH3)2CuBr4，并制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/BPA-CuBr4/C60/Al的光伏器件，由于二维结构的杂化钙钛矿材料吸收较窄，且缺乏三维各向同性的载流子迁移能力，加之未能解决BPA-CuBr4与C60间的界面相容性，电池效率仅为0.021%。

相对于二维层状钙钛矿材料，具有三维结构的杂化钙钛矿材料CH3NH3PbX3，由于其较窄的光学带隙和更好的载流子传输特性受到了更多的关注。Miyasaka及其合作者最先将CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3应用于太阳电池的制备[12-14]，并在2009年采用CH3NH3PbI3将电池效率提高到了3.8%[15]。2011年，Park课题组[16]使用液态电解质按染料敏化太阳电池组装器件，获得了6.5%的电池效率。随后的一个重要突破是使用空穴传输材料替代液体电解质，实现了全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池，其效率达到了9.7%[6]。从此有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的效率得到了飞速的发展，2012年达到10.9%[17]，2013年达到15%[18]，目前已接近20%[8]。同时，通过对AMX3中各元素的替换，一大批不同化学组成的杂化钙钛矿材料被合成出来并应用于太阳电池中。

将窄带隙金属卤化物SnI2引入CH3NH3PbI3结构中，可有效拓宽杂化钙钛矿材料的吸收光谱。Ogomi与Shuzi[19]将SnI2、PbI2与CH3NH3I按比例混合溶于DMF中，制备了锡铅复合甲胺基钙钛矿材料CH3NH3SnxPb(1-x)I3。当x=0.3时，吸收带边达1 000 nm，材料带隙变窄，导电能力增强。当x=0.5时，电池短路电流高达19.88 mA/cm2。

由于调节杂化钙钛矿材料吸收光谱和稳定性的需要，Cl-，Br-被引入到CH3NH3PbI3结构中。Yang课题组[20]比较了CH3NH3PbI2Br与CH3NH3PbI3对电池性能的影响。发现CH3NH3PbI2Br在400～650 nm波段内具有更高的吸光系数，同时CH3NH3PbI2Br较高的导带能级位置既可以有效驱使光生电子注入TiO2中，提高电子收集效率，使电池获得较高的短路电流；还可有效抑制TiO2中激发电子与spiro-OMeTAD中空穴的复合，提高电池的开路电压与填充因子。Seok课题组[21]的研究结果表明，I-，Br-共掺杂钙钛矿材料CH3NH3PbI3-xBrx的带隙与Br-含量间存在二次对应关系。随着钙钛矿体系中Br-比例的增大，CH3NH3PbI3-xBrx由四方体结构逐渐转变为立方体结构，材料颜色由深棕变为亮黄，吸收光谱蓝移、吸光系数减小；同时，随着体系中Br-含量的增大，器件的开路电压逐渐增大、短路电流则明显降低；当x=0.6时，器件性能最优，光电转化效率为12.3%。

Snaith课题组[17]首次采用CH3NH3I:PbCl2为3:1 的DMF溶液为前驱体制备了CH3NH3PbI2Cl钙钛矿材料。该材料具有高度的取向性和长程有序性，较适宜的可见/近红外光谱响应范围及较高的空气稳定性。持续光照1 000 h后，CH3NH3PbI2Cl吸收光谱基本不变。由于Al2O3介孔层介导带能级高于CH3NH3PbI2Cl的HOMO能级，在电池中CH3NH3PbI2Cl同时具有吸收光能和传输电子的作用。进一步的研究表明[26]在CH3NH3PbI2Cl 钙钛矿太阳电池中，激子的扩散长度达1 μm、电子空穴复合率较低，有利于增大吸收层厚度、制备高效稳定的钙钛矿太阳电池。

除了甲胺基钙钛矿外，体积相对较小的甲脒基ABX3型钙钛矿也被应用于太阳电池体系，以增强对近红外光区太阳光的有效利用。Boix与Baikie合作[22]，首次将H2NCH=NH2PbI3引入太阳电池中，拓宽了电池的光响应范围(350～800 nm)，制备的电池具有与CH3NH3PbI3体系相当的开路电压和填充因子。由于H2NCH=NH2PbI3与TiO2间能级匹配性较差，且存在一定比例带隙较宽、电荷传导性较低的层状非钙钛矿结构的P63mc异构体，H2NCH=NH2PbI3基太阳电池的光电转化效率仅为4.6 %。抑制吸光层中P63mc异构体的生成可进一步改善H2NCH=NH2PbI3基钙钛矿太阳电池的器件性能。崔光磊等[23]发现，增大前驱体溶液中H2NCH=NH2I的浓度，可有效抑制P63mc异构体的生成；采用两步浸润法，可将退火温度由160 ℃降低至100 ℃，获得结晶性更好、缺陷较低的H2NCH=NH2PbI3钙钛矿层，器件短路电流较高，光电转化效率可提高至7.5%。

Snaith等人[24]通过向PbI2:H2NCH=NH2I 为1:1的DMF前驱体溶液中添加极少量的HI，制备了均一性和连续性均极高的甲脒基钙钛矿薄膜，并在简单退火后得到纯净的P3m1构型。其制备的H2NCH=NH2PbIyBr3-y薄膜针孔少、覆盖率高、光谱响应范围较宽，器件光生电流密度最高可达23.3 mA/cm2，效率高达14.2%。

表1总结了近几年研发的有机-无机杂化钙钛矿材料及器件的光电性能。

表1 有机-无机杂化钙钛矿材料及器件光电性能

3 有机-无机杂化钙钛矿薄膜材料制备技术

有机-无机杂化钙钛矿薄膜材料的制备方法有溶液旋涂法、两步浸液法、双源真空沉积法、单源熔融法、LB膜法和低温熔融法等。

溶液法是制备有机-无机杂化钙钛矿材料最常用的方法[27]。金属卤化物和有机胺盐在极性有机溶剂或水中混合溶解后，在配位作用、氢键、范德华力的共同驱动下，产生强烈的自组装倾向。当溶液中钙钛矿材料的局部浓度超出其溶解度时，晶体材料会从溶液中析出。溶液旋涂法是将杂化钙钛矿晶体材料用适当溶剂溶解后滴加在旋转的衬底上，在表面张力和旋转离心力联合作用下，溶液逐渐展开形成均匀薄膜。对于难以从溶液中直接获得晶体的材料，如基于卤化铅的杂化钙钛矿材料，可以把卤化有机铵盐和卤化铅溶解在合适的溶剂中，直接用旋涂混合溶液的方法得到杂化钙钛矿薄膜[28]。该方法操作简便，在有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的早期研究中[16-17,29]得到了广泛的应用。然而，由于难以控制钙钛矿晶体材料的结构与形貌，同时也无法保证钙钛矿晶体对介孔层的高填充度，溶液法制备的器件光电转化效率相对较低、未能达到10%。

对于难以找到合适溶剂的杂化钙钛矿材料，Liang[30]和Takeoka[31]采用两步浸液法，把金属卤化物(或有机胺盐)用旋转涂覆法预先沉积在衬底上，然后将该衬底浸入到相应的有机胺盐(或金属卤化物)的溶液中。在较短时间内，有机胺阳离子与金属卤化物在衬底上发生自组装，形成杂化钙钛矿薄膜。两步法的优点是不需要找到一种有机和无机组份的共溶剂，因此溶剂选择方便，不会因为加热使有机组份分解，并且能够得到高质量的晶体薄膜。Burschka与Grätzel合作[18]，首次采用了先旋涂PbI2的DMF溶液，退火后浸入CH3NH3I的异丙醇溶液中的两步浸液法，制备了CH3NH3PbI3杂化钙钛矿薄膜作为吸光层。与溶液旋涂法相比，两步法制备的CH3NH3PbI3材料具有较小的晶粒尺寸，较高的晶体纯度，对TiO2介孔层的填充率也更高、覆盖更为均匀，电池效率高达到15%。

气相沉积法是半导体工业中应用最为广泛的材料制备技术。Era首先采用双源气相沉积的方法制备有机-无机杂化钙钛矿材料[32]，并随后提出两步法的气相沉积制备方法[33]。在真空条件下将PbI2沉积成膜，然后采用有机碘化铵蒸汽处理。由于PbI2具有很高的自组装成衍生钙钛矿型的能力，有机碘化铵分子插入PbI2层，形成有机-无机杂化钙钛矿晶体薄膜。Bolink与Nazeeruddin合作[34]，采用气相共沉积法在PEDOT:SS修饰的ITO电极上制备了均匀平滑的CH3NH3PbI3薄膜，以聚三苯胺及PCBM为电荷传输层制备了反型结构钙钛矿薄膜太阳电池(Voc=1.05 V、Jsc=16.12 mA/cm2、FF=0.67、PCE=12.4%)。Snaith课题组[35]采用双源气相沉积法制备了性能更高的CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池，器件Voc=1.07 V，Jsc=21.5 mA/cm2，PCE=15.4%。通过对比器件的表面和剖面形貌发现，溶液旋涂法易形成岛状结构，形成的晶粒较大，且薄膜的均匀性差；气相沉积法所得钙钛矿表面更为均一，且晶粒较小，在厚达330 nm的大尺度范围内仍然保持了较好的均匀性。

虽然双源气相沉积法具有产物均一性好、方法适用性广等优点，但是其制备过程涉及到较为复杂的物理和化学过程、且能耗较高，难以进行大规模的生产应用。Yang课题组[36]将溶液旋涂与气相沉积两种方法相结合发展了气相辅助溶液法，在相对较低的挥发温度下制备了CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，薄膜对介孔层的覆盖率达到了100%，并具有较小的晶粒尺寸和较低的表面粗糙度。不但有利于电荷的纵向传输，而且能够有效抑制电子-空穴的复合。气相辅助溶液法巧妙地避免了金属卤化物的高温蒸镀及复杂的参数调控，抑制了溶液法中金属卤化物的溶蚀及胺盐与金属卤化物间的过快反应，促进了钙钛矿晶型的有效转化，具有较高的可控性。

4 纳米多孔载体结构和平板结构钙钛矿太阳电池

目前，绝大多数的杂化钙钛矿电池都离不开纳米多孔结构的金属氧化物衬底(图2a)，尤其是TiO2多孔层的使用，对钙钛矿太阳电池的发展起了十分重要的作用[37-38]。随后，Snaith课题组[17]以沉积于致密TiO2层上的纳米Al2O3多孔层代替TiO2，进一步提高了器件的光电转化效率，并证明了杂化钙钛矿层所兼具的电子传输的作用。ZrO2[39]被发现具有与Al2O3类似的作用，器件的开路电压和短路电流都高于采用TiO2多孔层的体系，器件效率达到了10.8%。

图2 杂化钙钛矿电池结构示意图:(a) 纳米多孔结构型[26]，(b) 平板结构型[45]

载体金属氧化物还被制成纳米粒子、纳米棒、纳米线等不同的形态，以尝试获得更高的电子收集能力。Kelly[40]以ZnO纳米粒子制成薄膜替代TiO2多孔层，制备了效率达15.7%的太阳电池。Mhaisalkar与Nam-Gyu Park合作[41]采用水热法在FTO/TiO2上制得了金红石型TiO2纳米棒，并以之为载体获得了9.4%的光电转化效率。Hagfeldt课题组[42]则首次报道了以直接生长在FTO上的ZnO纳米线为载体层，CH3NH3PbI3为吸光层的太阳电池，光电转化效率为5.2%。Mathews与Boix合作[43]采用静电纺丝法在FTO/TiO2上制备了TiO2纳米线多孔层，并制备了效率为9.4%的杂化钙钛矿电池。

也有科学家尝试采用C材料来替代金属氧化物多孔层，以期获得结构更为简单的太阳电池，一般称为平板结构的杂化钙钛矿电池(图2b)。

Chen等[44]采用ABX3型钙钛矿材料CH3NH3PbI3为“给体”，C60/PCBM/ICBA为“受体”并引入BCP空穴阻挡层，首次制备了光电转化效率超过1%的基于富勒烯的钙钛矿平板结构太阳电池。研究表明，CH3NH3PbI3主要起到吸收光子产生电子-空穴对的作用，光生激子在CH3NH3PbI3中纵向传输，并在CH3NH3PbI3-富勒烯给受体界面处进行分离，随后光生电子经由富勒烯传输至电池的负极，空穴则通过CH3NH3PbI3传输至电池的正极。富勒烯“受体”的LUMO能级对电池的开路电压具有较为显著的影响。经过优化后的电池效率达到了3.9%。随后，他们采用类似的结构，在Ni掺杂FTO/PET基底上，采用100 ℃低温退火方法制备了效率为4.54%的柔性平板结构太阳电池。Chen等认为，由于Ni掺杂FTO/PET具有更高的功函，降低了空穴从CH3NH3PbI3向ITO转移的能垒，使器件具有较高的开路电压(Voc=0.92 V)，从而提高了光电转换效率[45]。

Snaith等人[46]分别在FTO/Glass和ITO/PET基底上，制备了平板太阳电池(Substrate/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM/TiOx/Al)，光电转化效率分别为10%和6.5%。发现FTO/Glass较粗糙的表面有助于形成相对均匀的钙钛矿薄膜，器件的短路电流和填充因子也较高，因而光电转化率优于ITO/PET体系。

Alex课题组[47]通过向前驱体溶液中添加少量的DIO(1%)的方法，提高了CH3NH3PbI3-xClx材料晶粒规整度和取向性及其在基底上的覆盖率，减小了钙钛矿薄膜的表面粗糙度。这是因为少量的DIO的存在提高了PbCl2在DMF中的溶解度，并通过竞配作用，减缓了CH3NH3PbI3-xClx晶粒的生长，从而有效抑制了缺陷的产生，并在很大程度上改善了钙钛矿薄膜的形貌。制备的CH3NH3PbI3-xClx-PCBM平板结构太阳电池因而具有了高的填充因子(0.73)和高的光电转化效率(10.8%)。进一步，他们还在Snaith等研究结果的基础上，采用表面较为粗糙的FTO/Glass为基底，将电池的光电转化效率进一步提高到了11.8%。

5 钙钛矿太阳电池的稳定性研究

材料的稳定性是太阳电池能否投入实际应用的关键因素之一。CH3NH3PbI3在液体电解质液中会发生分解，严重影响器件的可靠性。王立铎课题组[29]将退火后的CH3NH3PbI3-TiO2介孔膜浸入Al(C2H5)3的环己烷溶液(25%，质量分数)中，在CH3NH3PbI3敏化剂与I-/I2液体电解质间引入Al2O3隔离层，避免了CH3NH3PbI3与I-/I2液体电解质的直接接触，有效地提高了电池的稳定性(Jsc保持率由10%提升至50%)。

Park课题组[6]则采用高效的固态有机空穴传输层Spiro-MeOTAD(Li-TFSI/TBP掺杂)代替传统的I-/I2液体电解质，制备了首个钙钛矿敏化固态太阳电池，在提升器件光电性能的同时，极大的提高了器件的长期稳定性。在室温大气条件下储存500 h后，器件短路电流略微降低、开路电压基本不变，填充因子有所提高，最终的电池效率高于起始值。

虽然采用固态空穴传输层可有效避免CH3NH3PbI3在电解质中的分解，但空气中的O2和H2O对CH3NH3PbI3的稳定性仍有较大的影响。王立铎等[48]研究发现，当暴露于空气中时，CH3NH3PbI3首先水解形成CH3NH3I与PbI2，CH3NH3I进一步分解生成CH3NH2和HI，在氧气或紫外光照作用下，HI最终被氧化生成碘单质。采用在CH3NH3PbI3-TiO2介孔层与Spiro-OMeTAD间引入Al2O3隔离层的方法，可以在不影响器件自身光电性能的同时，提高未封装的电池器件在空气中的稳定性(PCE保持率由20%提高至48%)。

在此基础上，Kim与Park合作[49]以乙烯联噻吩+DPP为单体，制备了主链疏水(接触角=105°)的共聚物(PDPPDBTE)，并以此为空穴传输层制备了CH3NH3PbI3基钙钛矿太阳电池。由于聚合物主链的疏水作用，器件的长期稳定性获得了大幅的提高。未封装的电池在相对湿度为20%的空气中储存1 000 h后，仍能保持8.4%的光电转化效率，优于参比的Spiro-OMeTAD体系(5.5%)。李冬梅与肖殷合作[50]以二磷酸酯基联苯+含不同双键数目的单醛基三苯胺为原料，合成了新型小分子2TPA-n-DP(n为分子结构中所含双键数)，并制备了杂化钙钛矿太阳电池(FTO/TiO2-NPs/CH3NH3PbI3/2TPA-2-DP/Au)，光电转化效率为9.1%。电池在空气中避光保存7 d后，光电转化效率仅降低了9%。

CuI拥有与Spiro-OMeTAD相近的价带能级、优良的导电性和溶液加工性，且具有较好的空气稳定性。Kamat等人[51]制备了以CuI为空穴传输层，稳定性极高的杂化钙钛矿太阳电池。在未封装条件下，电池在空气中放置2 h后，短路电流保持不变，优于作为参比的Spiro-OMeTAD体系(下降10%)。在储存45 d后，CuI电池各项指标仍无明显变化。

Seok课题组[21]研究了I-，Br-掺杂的CH3NH3PbI3-xBrx钙钛矿材料太阳电池的稳定性。发现I-对空气的敏感程度大于Br-。在相对湿度为55%的大气中放置1 d后，再将器件转移至相对湿度为35%的环境中保存，发现I-含量高的器件效率显著降低，而含Br-量为20%～26%的体系器件效率无明显变化。

Snaith课题组[52]研究了氩气条件封装、未封装、未封装+紫外滤光片三种条件下CH3NH3PbI3杂化钙钛矿太阳电池的光照稳定性，发现封装和紫外光照会明显降低电池的稳定性。紫外光照下TiO2介孔光阳极中深能级电子陷阱是影响其稳定型的主要原因。用Al2O3介孔层替代TiO2介孔光阳极，在不加紫外滤光片条件下，1 000 h后Al2O3体系的光电流仍保持稳定。

6 结 语

有机-无机杂化钙钛矿电池的出现给低成本、可溶液加工的太阳电池的研究开辟了新的天地，为高性能太阳电池的发展提供了新的途径。目前，有机-无机杂化钙钛矿太阳电池已经达到了相对较高的光电转化效率，进一步提高器件效率和稳定性以促进产业化过渡是其必然的发展趋势。此外，当前的研究主要集中在含铅三卤基钙钛矿材料上，该类物质具有一定的水溶性，一旦渗漏至电池外部将对生态环境造成较大的危害，因此有机-无机杂化钙钛矿材料的无毒化，提高电池材料的环境友好性，是其未来发展的重要方向。

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(编辑：惠 琼)

专栏特约编辑邱 勇

邱 勇:男，1964年生，教授，博士生导师，中国科学院院士；1994年获的清华大学理学博士学位，1994年至今在清华大学任教；2003年获得国家自然科学基金委杰出青年基金资助，2006年当选教育部长江学者，2013年当选中国科学院院士；先后主持国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重大项目、重大国际合作项目、“863”重点项目等科研项目；发表SCI论文240余篇，SCI他引2 800余次；获中国授权发明专利67件、国际授权发明专利17件，完成1项国际标准、1项国家标准和1项国家军用标准的制定；作为第一完成人，获得2010年中国专利金奖和2011年国家技术发明一等奖。从事有机光电材料与器件领域相关研究工作，长期致力于有机小分子发光(OLED)技术的研究，主要研究方向：有机光电功能材料与器件；有机无机复合光电功能材料与器件；有机半导体传输机理等。

特约撰稿人陈红征

陈红征:女，1966年生，教授，博士生导师；现任浙江大学高分子复合材料研究所所长，兼任中国化学会有机固体专业委员会委员、中国图像科学与工程学会理事会副理事长、高分子合成与功能构造教育部重点实验室学术委员会委员、浙江省复合材料学会副理事长、《材料科学与工程》期刊编委等；先后在香港科技大学、比利时Antewerp大学和欧洲高校微电子中心(IMEC)、美国Stanford大学进行访问研究；2002年国家杰出青年基金获得者，2001年入选教育部跨世纪优秀人才培养计划，2000年中国化学会青年化学奖获得者，2000年浙江省“151人才工程”入选者，组织国际会议7次。先后主持国家杰出青年科学基金，国家自然科学基金重大项目课题，重点、重大国际合作、“973”课题和“863”重点项目等国家和省部级项目20多项；发表SCI论文280余篇，SCI他引2000多次；获国家授权发明专利28项，国家教委科技进步三等奖1项，浙江省三八红旗手、全国女职工建功立业标兵和浙江省巾帼发明者等荣誉称号。主要研究方向：有机高分子光电功能材料与器件，有机-无机复合光电功能材料与器件。

特约撰稿人陈军武

陈军武:男，1968年生，教授，博士生导师；1992年至今在华南理工大学任教， 2000～2002年在香港科技大学化学系进行博士后研究，现受聘于华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室；2013年受聘为广州省特聘教授(材料学方向珠江学者)，2012年国家杰出青年基金获得者；获2010年国家自然科学奖二等奖1项(排名第四)，2008年广东省科技奖自然科学类一等奖1项(排名第四)；作为项目主持人承担国家和省部级项目10余项，在AccChemRes，AdvMater，AdvFunctMater等学术期刊上发表SCI论文70余篇，包括5篇ESI高被引论文，SCI他引2 600余次。主要开展有机光电子新材料的分子设计、合成制备、结构与性能表征，以获得高发光效率、宽太阳光谱吸收、高迁移率有机半导体新材料，以及具有化学传感器特性的新材料的开发。

特约撰稿人曲胜春

曲胜春:男，1972年生，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师；1994年于吉林大学物理系获学士学位，1999年于吉林大学超硬材料国家重点实验室获博士学位，2004年入选北京市科技新星；发表SCI论文60余篇，部分论文他引700余次，出版专著1本(合著)；授权中国发明专利多项；负责完成“863”计划，“973”计划，国家自然科学基金重大、重点、面上等项目。主要研究方向：低维半导体材料科学技术与应用；有机-无机杂化太阳电池；发光与光显示器件。

特约撰稿人雷钢铁

雷钢铁:男，1970年生，教授；1998年至今在湘潭大学任教，2001年获得清华大学化学博士学位，2009年在美国UCLA大学进行访问研究；2010年获得湖南省自然科学奖二等奖(排名第二)；主要从事有机高分子光电功能材料与器件的研究与教学工作，先后参与和主持国家自然科学基金及省部级项目10余项；在ApplPhysLett，OrgElectron等本领域著名学术刊物发表SCI论文50多篇。主要研究方向：高性能有机电致发光二极管与高效有机太阳能电池结构设计与制备及性能研究、有机材料中的电子与激子的传输、能量转移、有机电子器件中的界面研究。

Progress of the Research on Organic-Inorganic Hybrid Perovskites Based Solar Cells

WU Gang，ZHANG Xinqian，GU Zhuowei， CHEN Hongzheng

(Department of Polymer Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Solution-processable solar cells with high power conversion efficiency (PCE) are always the focus of studies all over the world. Because of the excellent light harvest and charge transport capability, solution-processable organic-inorganic hybrid perovskites and their application in solar cells have attracted most of the attention in the photovoltaic research field. During the past two years, the PCE record of the perovskite solar cells has been constantly refreshed, and currently arrived at 19.3%, which is comparable to the inorganic counterpart. An overview of the development progress in perovskite solar cells is presented, including the structure of the organic-inorganic hybrid perovskites, the film forming methods, the perovskites solar cells with mesoscopic or planar structure, and the device stability.

organic-inorganic hybrid perovskites; materials; film processing; planar structure; stability

2014-04-30

国家自然科学基金资助项目(91233114, 51261130582, 50990063); 科技部“973”计划项目(2014CB643503)

吴 刚，男，1977年生，副教授，博士生导师

陈红征，女，1966年生，教授，博士生导师，Email:hzchen@zju.edu.cn

10.7502/j.issn.1674-3962.2015.02.05

TM914.4

A

1674-3962(2015)02-0136-08