近日，《自然—光子學》在線發表了武漢大學與香港理工大學以及加州大學洛杉磯分校關于鈣鈦礦電池的合作研究成果——多功能鈍化實現穩定、低開路電壓損失的鈣鈦礦太陽能電池。該研究方法有望拓展到倒置、介觀結構甚至疊層鈣鈦礦光伏器件中，有助于實現穩定、低開路電壓損失的鈣鈦礦單節或多節太陽能電池，并為推進鈣鈦礦電池的發展提供新思路。

據悉，有機—無機雜化鈣鈦礦具有優異的光電性能，鈣鈦礦太陽能電池的認證光電轉換效率已經超過25%，有望超過單晶硅太陽能電池的效率(26.7%)，進一步提高鈣鈦礦電池的效率和穩定性，也有助于加速鈣鈦礦太陽能電池的商業化進程。

短路電流密度(JSC)、開路電壓(VOC)和填充因子(FF)是決定鈣鈦礦電池效率的三個重要參數。其中JSC和FF的研究取得了突破性進展，VOC損失則成了限制鈣鈦礦電池效率的一個重要因素。通常來說，鈣鈦礦薄膜內和界面處的非輻射復合損失被認為是限制鈣鈦礦電池VOC的主要原因。

在該研究中，研究人員通過采用丁胺分子對三維鈣鈦礦表面的處理，一方面在三維鈣鈦礦表面形成了梯度能級分布的二維鈣鈦礦表面鈍化層;另一方面丁胺分子在熱動力學的驅動下自上而下擴散，在鈣鈦礦薄膜內的晶界處形成了二維/三維鈣鈦礦的本體異質結，從而有效降低了三維鈣鈦礦薄膜的面缺陷和體缺陷濃度。這種表面和體內的協同鈍化策略有效降低了不同帶隙寬度鈣鈦礦薄膜中的非輻射復合損失。同時，由于二維鈣鈦礦具有良好的環境穩定性，基于這種方法制備的二維/三維鈣鈦礦電池的穩定性也得到了顯著提高。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-021-00829-4