盡管鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率有所提高，但由離子遷移和相分離引起的穩(wěn)定性問題仍然是關(guān)鍵問題。鑒于鈣鈦礦的離子晶體性質(zhì)，使用多價陽離子應(yīng)該可以有效抑制離子遷移。然而，多價金屬陽離子會產(chǎn)生深能級陷阱態(tài)，從而損害器件效率。因此，需要一種能夠最大限度減少間隙缺陷的多價陽離子替代策略。鑒于此，2025年2月3日浙江大學(xué)薛晶晶&西湖大學(xué)王睿于Nature Photonics刊發(fā)二價陽離子取代策略穩(wěn)定寬帶隙鈣鈦礦用于鈣鈦礦/CIGS疊層太陽能電池的研究成果，開發(fā)了一種二價陽離子替代策略，它可以減輕離子遷移，同時限制相分離。研究證明，用亞甲基二銨陽離子(MDA²⁺)替換鈣鈦礦晶格中的A位陽離子可以顯著抑制寬帶隙鈣鈦礦中的上述問題。這主要是由于MDA²⁺的二價狀態(tài)與無機(jī)框架產(chǎn)生強(qiáng)相互作用，并降低了鹵素離子的遷移率和缺陷的形成。因此，制備的鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和效率得到了顯著提高。研究證明了單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的最高效率為23.20%（經(jīng)認(rèn)證為22.71%），其帶隙在1.67 eV和1.68 eV之間。此外，四端鈣鈦礦/Cu(In,Ga)Se2疊層器件的效率為30.13%，半透明鈣鈦礦器件的效率為21.88%。最后，獲得了柔性單片鈣鈦礦/Cu(In,Ga)Se2串聯(lián)電池的穩(wěn)態(tài)效率為23.28%（經(jīng)認(rèn)證為22.79%）。