多尺度陽離子不均勻性一直是最先進(jìn)的甲脒-銫(FA-Cs)混合陽離子鈣鈦礦中實(shí)現(xiàn)具有最佳能量轉(zhuǎn)換效率和耐久性的鈣鈦礦太陽能電池的主要障礙。盡管該領(lǐng)域已嘗試從平面圖和橫截面圖上使鈣鈦礦薄膜中FA-Cs的整體分布均質(zhì)化,但對晶粒間陽離子不均勻性的理解以及對其進(jìn)行調(diào)整的能力(即在空間上解析單個晶粒之間FA-Cs成分差異到納米級)尚不足。鑒于此,2025年2月24日香港科技大學(xué)周圓圓&田納西大學(xué)Mahshid Ahmadi于Nature Nanotechnology刊發(fā)鈣鈦礦太陽能電池中的納米級跨晶粒陽離子均質(zhì)化的研究成果,本文研究發(fā)現(xiàn),作為鈣鈦礦薄膜的基本組成部分,單個晶粒的陽離子組成偏離規(guī)定的理想組成,嚴(yán)重限制了界面光電特性和鈣鈦礦層的耐久性。這種限制性能的納米級因素與熱力學(xué)驅(qū)動的形態(tài)凹槽有關(guān),從而導(dǎo)致表面景觀分段。在晶粒三重結(jié)處,凹槽形成納米級凹槽陷阱,阻礙固態(tài)陽離子在晶粒間的混合,從而延緩晶粒間FA-Cs的混合。通過合理調(diào)節(jié)異質(zhì)界面能,將這些納米級凹槽陷阱的深度減少了三倍,顯著提高了陽離子的均勻性。具有較淺納米級凹槽陷阱的鈣鈦礦太陽能電池在各種標(biāo)準(zhǔn)化國際協(xié)議下表現(xiàn)出更高的功率轉(zhuǎn)換效率(25.62%)和更好的穩(wěn)定性。該工作強(qiáng)調(diào)了解析表面納米形態(tài)對于鈣鈦礦均勻性質(zhì)的重要性。
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