多尺度陽離子不均勻性一直是最先進的甲脒-銫(FA-Cs)混合陽離子鈣鈦礦中實現具有最佳能量轉換效率和耐久性的鈣鈦礦太陽能電池的主要障礙。盡管該領域已嘗試從平面圖和橫截面圖上使鈣鈦礦薄膜中FA-Cs的整體分布均質化,但對晶粒間陽離子不均勻性的理解以及對其進行調整的能力(即在空間上解析單個晶粒之間FA-Cs成分差異到納米級)尚不足。鑒于此,2025年2月24日香港科技大學周圓圓&田納西大學Mahshid Ahmadi于Nature Nanotechnology刊發(fā)鈣鈦礦太陽能電池中的納米級跨晶粒陽離子均質化的研究成果,本文研究發(fā)現,作為鈣鈦礦薄膜的基本組成部分,單個晶粒的陽離子組成偏離規(guī)定的理想組成,嚴重限制了界面光電特性和鈣鈦礦層的耐久性。這種限制性能的納米級因素與熱力學驅動的形態(tài)凹槽有關,從而導致表面景觀分段。在晶粒三重結處,凹槽形成納米級凹槽陷阱,阻礙固態(tài)陽離子在晶粒間的混合,從而延緩晶粒間FA-Cs的混合。通過合理調節(jié)異質界面能,將這些納米級凹槽陷阱的深度減少了三倍,顯著提高了陽離子的均勻性。具有較淺納米級凹槽陷阱的鈣鈦礦太陽能電池在各種標準化國際協(xié)議下表現出更高的功率轉換效率(25.62%)和更好的穩(wěn)定性。該工作強調了解析表面納米形態(tài)對于鈣鈦礦均勻性質的重要性。
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