2 月 8 日消息，有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池作為新一代光伏技術，其效率已接近晶硅太陽能電池，引起了學術界和工業界的廣泛關注。
影響鈣鈦礦太陽能電池光伏性能與穩定性的主要限制因素在于界面處存在大量缺陷。盡管在界面處引入二維（2D）鈣鈦礦材料能有效緩解界面缺陷、抑制非輻射復合，同時增強疏水性與熱穩定性。然而，在三維（3D）鈣鈦礦層的上表面實現該結構較為簡單，但構建埋底界面的 2D/3D 結構卻困難得多。這是因為形成 2D 鈣鈦礦的配體在后續上層薄膜沉積過程中極易溶解于 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亞砜（DMSO）等極性溶劑中。
▲ 氧化錫納米材料鏈段調控以實現原位構建 2D/3D 異質結原理圖
針對這一難題，中國科學院青島能源所鈣鈦礦組件技術研究組基于其在無機氧化物寬帶隙半導體材料及器件研究的長期積累，通過配體分子表面調控，開發了一種調控氧化錫納米顆粒表面配體作用力以界面處自發釋放胺類配體形成 2D/3D 異質結的策略。
研究團隊依次將巰基乙酸（TGA）和油胺（OAm）接枝到二氧化錫納米顆粒表面（SnO2–TGA–OAm），TGA 與 OAm 之間的強化學鍵確保了僅在鈣鈦礦薄膜的熱退火過程中發生與 FAI 的陽離子交換，從而在鈣鈦礦薄膜底部界面處自發形成 2D/3D 鈣鈦礦結構。
這種位置可控的 2D/3D 結構加速了鈣鈦礦相的形成，顯著提升鈣鈦礦薄膜的結晶質量，使薄膜底層界面的缺陷濃度降低十倍以上。對應的鈣鈦礦太陽能電池展現出卓越的光電轉換效率：26.19%（0.09 cm2）、23.44%（孔徑面積 21.54 cm2，認證效率為 22.68%）及 22.22%（孔徑面積 64.80 cm2）。
該工作由青島能源所主導，聯合西北工業大學、阿卜杜拉國王科技大學、青島科技大學等 6 家國內外機構共同完成。相關成果已于 2 月 6 日發表在《自然 · 能源》上。
