近年來(lái)，基于鉛的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料受到了極大的關(guān)注，成為太陽(yáng)電池研究的熱點(diǎn)方向，其最高光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到23%。然而，由于這類(lèi)材料結(jié)晶性強(qiáng)，利用常規(guī)的溶液涂布方法和采用常用的鈣鈦礦前驅(qū)體，很難控制鈣鈦礦薄膜的成核和結(jié)晶，導(dǎo)致薄膜的覆蓋度低和光伏器件性能重復(fù)性差，可能制約著其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

在國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員在前期染料敏化太陽(yáng)電池研究基礎(chǔ)上（Angew.Chem.Int.Ed.ensp2012,51,10351-10354），針對(duì)目前鈣鈦礦溶液涂布存在的問(wèn)題，利用固-氣反應(yīng)方法，通過(guò)有機(jī)陽(yáng)離子交換途徑制備高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜（圖1），光伏器件性能得到顯著提高(Adv.Mater.ensp2018,30,1804454，J.Mater.Chem.A,ensp2018,6,1786717873)。

最近該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)固-氣反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了一維HAPbI3(HA=N2H4+)到三維非鉛類(lèi)錫鈣鈦礦MASnI3(MA=CH3NH3+)的轉(zhuǎn)變。由于這種一維鈣鈦礦前驅(qū)體具有良好的成膜性，固-氣反應(yīng)后的三維鈣鈦礦薄膜在二氧化鈦基底上具有很好的覆蓋度。更重要的是，在陽(yáng)離子置換過(guò)程中，由內(nèi)部置換產(chǎn)生的肼氣體可以有效地原位還原薄膜內(nèi)部可能存在的四價(jià)錫，顯著降低薄膜中載流子濃度，從而改善光生載流子輸運(yùn)。利用這種錫鈣鈦礦薄膜作為光吸收層，采用典型的二氧化鈦介孔結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光下的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到7.13%（Angew.Chem.Int.Ed.ensp2019,DOI:10.1002/anie.201902418）。上述論文第一作者為聯(lián)合培養(yǎng)碩士生李風(fēng)珠，通訊聯(lián)系人是副研究員蔣克健、研究員宋延林。

圖1轉(zhuǎn)化前鈣鈦礦（CH3CH2CH2NH3PbI3,左邊)和轉(zhuǎn)換后鈣鈦礦（CH3NH3PbI3,右邊)薄膜

圖2從1D到3D固氣反應(yīng)制備錫鈣鈦礦（CH3NH3PbI3）薄膜