相关成果于2023年11月2日在线发表在《自然》(Nature)杂志上。
相关实验图谱。中国科学院合肥物质科学研究院 供图
钙钛矿太阳电池属于新概念太阳能电池，经过多年发展，传统的界面钝化及结晶调控方法很大程度上推动了电池效率的提升，但近年来相关研究中该电池效率的提升速度明显放缓，相关研究遇到了“瓶颈”。
科研人员发现，钙钛矿薄膜内往往不可避免地会发生相分离现象。深入研究阳离子面外方向分布，不但有助于理解钙钛矿体相载流子动力学过程，更有望推动钙钛矿太阳电池效率的进一步提升。但是钙钛矿体相的不同阳离子组分分布、以及影响电池稳定性和效率损失的原因目前尚不清楚。
通过一系列实验充分说明阳离子面外方向的梯度不均匀分布，这也是首次可视化验证了钙钛矿薄膜的阳离子组分在面外不均匀分布。
研究团队进一步分析了这种梯度不均匀分布的原因，发现不同阳离子在结晶及相转变过程中的速率差过大是导致组分不均匀的主要原因，进而制备出均匀化的钙钛矿薄膜，极大程度上提升了载流子寿命及扩散长度，加强了载流子界面抽取。
研究团队利用相关策略制备的反式钙钛矿太阳电池获得了26.1%的最高效率，认证效率为25.8%。此外，经2500小时最大功率电追踪后，未封装的器件仍保持其初始 PCE的92%的可靠运行稳定性。
该研究工作开辟了提升电池器件稳定性的新途径，有望打破钙钛矿太阳电池的效率瓶颈，为进一步提升高效、稳定的钙钛矿太阳电池提供了明确的方向。
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