鈣鈦礦材料是近年來(lái)新興起的一種可用于太陽(yáng)能電池的吸光層材料，在世界范圍內(nèi)被學(xué)者們廣泛研究。錫基鈣鈦礦以其低毒性和適宜的帶隙，成為單異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池吸光層材料的有力競(jìng)爭(zhēng)者。錫基鈣鈦礦材料的吸收邊位于近紅外區(qū)域（900-1000 nm），非常適合用于單結(jié)高性能太陽(yáng)能電池。其中，全無(wú)機(jī)的黑色多晶型B-γ CsSnI₃展現(xiàn)出諸多優(yōu)良的性質(zhì)，作為極具潛力的太陽(yáng)能電池吸光層材料脫穎而出。它的諸多優(yōu)點(diǎn)包括：適宜的帶隙（1.31 eV），較高的光吸收系數(shù)，較低的激子結(jié)合能，較高的載流子（包括電子和空穴）遷移率，可通過(guò)簡(jiǎn)單方便的溶液法制備，以及相較于有機(jī)錫材料具有更良好的熱穩(wěn)定性。但其中的二價(jià)錫在空氣環(huán)境中易被氧化成四價(jià)錫（self-doping），大大增加鈣鈦礦吸光層的導(dǎo)電性及晶體缺陷，造成B-γ CsSnI₃太陽(yáng)能電池目前較低的光電轉(zhuǎn)換效率，更重要的是目前鮮有空氣穩(wěn)定CsSnI₃太陽(yáng)能電池的報(bào)道。

圖1.器件效率。圖片來(lái)源：JACS

賓夕法尼亞州立大學(xué)葉濤、王凱及Shashank Priya團(tuán)隊(duì)通過(guò)在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入N,N'-亞甲基雙（丙烯酰胺）（MBAA）來(lái)穩(wěn)定B-γ CsSnI₃。MBAA中帶孤電子對(duì)的-NH及-CO單元可與Sn²⁺ 形成配位鍵，從而在空氣環(huán)境中減緩Sn²⁺ 的氧化，進(jìn)而提高多種條件下鈣鈦礦前驅(qū)體，薄膜及器件的整體穩(wěn)定性。同時(shí)使用高環(huán)境穩(wěn)定性的聚（3-己基噻吩）（P3HT）作為空穴傳輸層來(lái)制造太陽(yáng)能電池。在環(huán)境空氣條件下，未封裝的CsSnI₃-MBAA 太陽(yáng)能電池表現(xiàn)了最高7.5%的光電轉(zhuǎn)換效率。在環(huán)境空氣中儲(chǔ)存120小時(shí)候其效率維持在76.5%。進(jìn)一步的，作者首次闡明B-γ CsSnI₃在空氣中的降解路徑為：CsSnI₃至Cs₂SnI₆至SnO₂+CsI。

圖2. MBAA與CsSnI₃間的化學(xué)相互作用。圖片來(lái)源：JACS

圖3.各種環(huán)境條件下樣品的穩(wěn)定性測(cè)試。圖片來(lái)源：JACS