《表1 一元阳离子钙钛矿各组合情况》

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《多元阳离子钙钛矿太阳能电池研究》

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MA是最初应用于A位的有机阳离子，而FA由于其能够扩大光学吸收范围而被引入，FAPb I3的带隙更接近最佳带隙（1.40 e V），因此，FAPb I3已经成为PSCs中一种很有前途的电池，较大的FA离子会扩展晶格[3]并改变Pb I6-八面体的倾斜度，从而减小带隙，从光吸收的角度来看，FAPb I3更合适于单结PV器件。然而，较大的FA会在钙钛矿形成过程中为Pb I2层之间的插层带来更高的能垒，需要通过较高的退火温度来抵消，且FAPb X3在室温下表现出光惰性的“黄相”，而非高温下的下光活性的“黑相”[4]，而光惰性的“黄相”会引起设备的性能恶化。一般说来，纯无机钙钛矿比有机钙钛矿更简单稳定，然而很难找到大小合适的有机阳离子以维持钙钛矿结构。Cs是最大且稳定的单价非放射性阳离子之一，所以Cs Pb I3成为无机钙钛矿的少数选择之一，其带隙为1.7 e V，适用于含硅的双峰（但对于单结而言次优）。但是，“黑相”Cs Pb I3仅在较高温度下产生，并且想在室温下永久稳定仍具有挑战性，尽管最近Cs Pb I3通过添加量子点在结晶方面取得了进展。单阳离子钙钛矿的不稳定性不是特定于Cs的，所有当前使用的单阳离子钙钛矿（产生高效的PSC）都具有相，温度或湿度的不稳定性，并且缺乏可重复性。如图1 （b）所示，只有Cs Pb I3，MAPb I3和FAPb I3属于具有黑色相的“已建立钙钛矿”范围。Li、Na和K显然不在范围内，而Rb Pb I3仅略有遗漏。Cs和Rb的离子半径虽然很接近，但是这种微小的差异仍然会产生很大的影响，Rb Pb I3和Cs Pb I3是光敏黑色钙钛矿相和光敏黄色非钙钛矿相之间的分界。在不同温度下加热Cs Pb I3和Rb Pb I3膜，可以发现两种膜在28°C时都是黄色的，加热到380°C时，只有Cs Pb I3变成黑色，而Rb Pb I3保持黄色。在460°C下，两个膜都开始不可逆地熔化，而Rb Pb I3从未显示出黑色相。因此，只有Cs Pb I3具有黑相，这解释了为何Rb尽管具有理想的氧化稳定性，但很少用于一元PSC。现阶段一元阳离子钙钛矿各组合情况如表1所示（表中:A位(FA/MA/Cs），B位（Pb/Sn）和X位（I/Br/Cl）相互组合后形成的PSCs的性质（★为优，☆为劣）。