章文峰團(tuán)隊(duì)ACS：通過A位五元陽離子工程提升鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性

發(fā)表時(shí)間：2025-12-24 10:53

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主要內(nèi)容

A 位陽離子混合是提升有機(jī) - 無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性與性能的有效手段。西南石油大學(xué)章文峰和李海進(jìn)等人的研究發(fā)現(xiàn)，盡管甲胺離子（MA?）、甲脒離子（FA?）和銫離子（Cs?）是該領(lǐng)域最常用的 A 位陽離子，但它們?cè)谑覝叵聼崃W(xué)不穩(wěn)定，易從 α 相結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)?δ 相；而銣離子（Rb?）雖能促進(jìn)鈣鈦礦薄膜生長，其較小的離子半徑卻會(huì)抑制鈣鈦礦相形成。

為解決上述問題，團(tuán)隊(duì)提出一種組分調(diào)控策略：在甲脒（FA）、甲胺（MA）、銫（Cs）、銣（Rb）四元陽離子體系基礎(chǔ)上，引入半徑更大的二甲基銨陽離子（DMA?），構(gòu)建五元陽離子鈣鈦礦體系。研究表明，DMA?可有效補(bǔ)償 Rb?的尺寸缺陷，維持鈣鈦礦晶格平均容忍因子穩(wěn)定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶取向、促進(jìn)晶粒生長；此外，該協(xié)同作用還能降低薄膜內(nèi)部缺陷態(tài)密度，抑制離子遷移行為。

最終，基于該 A 位五元陽離子工程制備的**器件，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá) 23.69%，較 22.60% 的基準(zhǔn)值顯著提升；其短路電流密度（Jsc）、開路電壓（Voc）與填充因子（FF）實(shí)現(xiàn)同步優(yōu)化。此外，穩(wěn)定性測(cè)試顯示，未封裝器件在 65℃、相對(duì)濕度 35±5% 的空氣環(huán)境中老化 1000 小時(shí)后，仍可保留約 84% 的初始效率，展現(xiàn)出優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性與工作穩(wěn)定性，充分凸顯了該策略在實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力。