黄维院士团队涂用广副教授在Energy & Environmental Science发表钙钛矿薄膜相均匀性研究的最新进展

黄维院士团队涂用广副教授在Energy & Environmental Science发表钙钛矿薄膜相均匀性研究的最新进展

日期：2025-03-28 点击次数：164

金属卤化物钙钛矿在光伏领域引起了广泛的关注，现在与商业同类产品的光电转换效率（PCE）相当。钙钛矿太阳能电池与单晶硅和砷化镓材料不同，目前最先进的钙钛矿太阳能电池中的卤化物钙钛矿多为多晶薄膜，呈现出较差的固有稳定性。具体来说，钙钛矿薄膜在纳米尺度上表现出几个纳米大小的离子聚集（例如卤素簇）。晶粒和晶界之间也存在明显的差异，整个膜在微观尺度上表现出严重的相偏析。离子的局部纳米级聚集可引发相变，进而导致相分离的完整过程。此外，这些化学相的不均匀性会阻碍某些物理非均质性，例如载流子在远距离垂直方向上的非平衡输运。同时这种严重的薄膜非均质性不仅影响器件的效率和寿命，还会影响器件制造重复率。因此当采用两步法制备器件时，特别是对于反式结构，迫切需要对微观均匀性和功能完整性进行深入的基础研究。

近日，西北工业大学柔性电子研究院黄维院士团队涂用广副教授课题组联合北京大学朱瑞教授课题组通过对两步法钙钛矿薄膜的纵向尺度相异质性进行研究，发现薄膜顶底之间存在明显的相均匀性差异，通过化学剪裁后处理，有效调控了两步法钙钛矿薄膜的相均匀性，消除了Pb类缺陷的影响，并针对顶表面缺陷来实现成分形态、半导体性质和载流子行为的平衡（图1）。研究结果对微观均匀性和功能完整性的理解以及高效的两步法反式钙钛矿太阳能电池的设计具有指导意义。

图1 两步法钙钛矿薄膜相均质性介导的载流子传输平衡

相关成果以“Phase homogeneity mediated charge-carrier balance in two-step-method halide perovskite photovoltaics”为题发表在Energy & Environmental Science期刊上。西北工业大学柔性电子研究院博士研究生屈铎和尚传振为该研究论文的共同第一作者。涂用广副教授、北京大学朱瑞教授、北京大学杨晓宇副研究员为论文通讯作者。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/EE/D4EE04419C

（文字：屈铎 审核：王学文）

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