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有機無機雜化鈣鈦礦在光伏領域備受關注，其光電轉(zhuǎn)換效率的迅速提升使其成為光伏技術領域的有力競爭者。然而，由于鈣鈦礦材料具有離子晶體的本質(zhì)特性，通過溶液法加工制備的鈣鈦礦薄膜往往存在許多晶體缺陷，進而影響器件的效率和長期穩(wěn)定性。因此，制備高效鈣鈦礦太陽能電池需滿足以下關鍵要求：一是在薄膜形成過程中，精準調(diào)控成核與晶體生長速率；二是通過引入鈍化劑，實現(xiàn)鈣鈦礦表面及晶界缺陷的高效鈍化，從而降低缺陷密度。

中國科學院化學研究所李永舫/孟磊團隊通過溶劑工程策略，在前驅(qū)體溶液中加入新型溶劑丁磺內(nèi)酯，調(diào)控鈣鈦礦的成核和生長。研究發(fā)現(xiàn)，丁磺內(nèi)酯的加入降低了鈣鈦礦的成核速率并抑制了二次成核過程。丁磺內(nèi)酯在退火過程中會與鹵素離子發(fā)生原位轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)鈣鈦礦晶界和表面的鈍化，并提高器件穩(wěn)定性。基于該策略的鈣鈦礦太陽能電池器件實現(xiàn)了26.5%的光電轉(zhuǎn)換效率。這一成果展示了溶劑工程在鈣鈦礦結晶調(diào)控與缺陷鈍化中的作用，為制備高性能鈣鈦礦光伏器件提供了新思路。

近日，相關研究成果發(fā)表在《自然-光子學》（Nature Photonics）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和中國科學院的支持。

論文鏈接

溶劑工程精細調(diào)控鈣鈦礦薄膜結晶過程