有机无机杂化钙钛矿单晶相比多晶薄膜具有更优异的光电性质和更好的稳定性,因而具有很大的潜力制备高效率、稳定性好的太阳能电池。在我们的前期工作中,我们利用空间限域的方法直接在ITO基底上生长了厚度为10-40微米的甲胺铅碘（MAPbI₃）单晶薄膜,制备的太阳能电池效率为17.8%^[1]。最近的研究结果表明,I^-氧化成I₃^-会在钙钛矿单晶内部引入缺陷^[2]。为了避免MAPbI-3单晶薄膜生长过程中I的氧化,我们将所有的操作都在手套箱中处理,包括单晶生长溶液的准备、晶体生长、太阳能电池制备和表征,将钙钛矿单晶太阳能电池的效率提高到21%^[3]。如图1a所示,MAPbI₃单晶薄膜的厚度大约为20微米。器件结构为p-i-n结构:ITO/PTAA/MAPbI₃/C₆₀/BCP/Cu （图1b）。如图1c所示,最优电池正反扫的效率分别是20.27%和21.09%。外量子效率积分电流与电流电压曲线结果一致（图1d）。稳态输出效率介于正反扫效率之间（图1e）。图1f是单晶太阳能电池性能参数的统计结果,值得注意的是,单晶太阳能电池的填充因子普遍大于80%,最高达到84.3%。