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瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員近期發(fā)表兩項研究，展示通過引入小半徑銣離子提升鈣鈦礦太陽能電池性能的方法。相關(guān)成果分別發(fā)表在《自然通訊》與《科學(xué)》雜志上。

在第一項發(fā)表于《自然通訊》的研究中，團隊開發(fā)了一種后處理策略，利用冠醚復(fù)合物將銣離子精確輸送至鈣鈦礦薄膜的晶疇邊界。通訊作者邁克爾·格拉策爾表示：“通過將Rb?精確地輸送到鈣鈦礦薄膜中，我們觀察到載流子擴散長度和載流子壽命的顯著改善?！绷硪煌ㄓ嵶髡哙嵙P補充道：“這些邊界局部化的陽離子有效地連接了相鄰的晶粒，促進了載流子在多個晶粒域之間的傳輸?！痹摷夹g(shù)促使形成一維RbPbI?相橋，有助于缺陷鈍化與電荷傳輸。

基于此鈣鈦礦薄膜制成的太陽能電池獲得了25.77%的認(rèn)證最高效率，并在連續(xù)1300小時光照測試后保持了99.2%的初始效率，表現(xiàn)出優(yōu)異的運行穩(wěn)定性。中國大連理工大學(xué)、中國科學(xué)院等多個機構(gòu)的研究人員參與了此項合作。

在另一項發(fā)表于《科學(xué)》的研究中，團隊通過晶格應(yīng)變方法將銣離子摻入寬帶隙鈣鈦礦中。鄭立凱指出：“我們的研究發(fā)現(xiàn)，Rb?可以占據(jù)鈣鈦礦晶格中的A位，其摻入取決于三鹵化物組成，并且是由晶格應(yīng)變促成的。”該方法顯著抑制了鹵化物相分離，從而提高了材料穩(wěn)定性。基于該薄膜的太陽能電池實現(xiàn)了20.65%的轉(zhuǎn)換效率，其開路電壓達到理論極限的93.5%，代表了寬帶隙鈣鈦礦中較低的光電壓損失。

這些研究表明，通過銣離子修飾調(diào)控鈣鈦礦結(jié)構(gòu)與界面，是提高鈣鈦礦太陽能電池效率與穩(wěn)定性的有效途徑之一。

審核編輯 黃宇