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近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因高效率與低成本潛力，成為光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。特別是，二維/三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，為器件性能提升提供了新思路。常用的表面鈍化分子化學(xué)活性較高，易擴(kuò)散進(jìn)入三維鈣鈦礦體相，觸發(fā)一系列不可控的相變過(guò)程，最終在界面處形成由不同層數(shù)組成的混維結(jié)構(gòu)。由此形成的二維鈣鈦礦界面層因量子阱尺寸混雜，導(dǎo)致能級(jí)失配，阻礙光生載流子的有效抽取和輸運(yùn)，在一定程度上限制器件的光電轉(zhuǎn)換效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)前，構(gòu)建維度單一且可控的二維界面層，以實(shí)現(xiàn)高效電荷傳輸與長(zhǎng)期穩(wěn)定性，成為鈣鈦礦光伏研究的重要挑戰(zhàn)之一。

近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林課題組提出用于構(gòu)建高質(zhì)量鈣鈦礦太陽(yáng)能電池二維鈍化界面的非侵入式表面固相反應(yīng)策略。這一策略通過(guò)精確調(diào)控反應(yīng)過(guò)程中的溫度與壓力，驅(qū)動(dòng)鈍化分子在三維鈣鈦礦表面發(fā)生陽(yáng)離子擴(kuò)散與界面固相反應(yīng)，成功在其表面構(gòu)筑出具有單一維度（純相）的二維鈣鈦礦鈍化層。該策略可抑制傳統(tǒng)溶液法中常見(jiàn)的漸進(jìn)式相變，避免形成混合n值的二維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。該策略具有良好的分子適配性與普適性，適用于多種Ruddlesden-Popper型有機(jī)陽(yáng)離子，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維鈣鈦礦表面的高效鈍化與界面調(diào)控。基于該策略的正式器件獲得26.13%的光電轉(zhuǎn)換效率（認(rèn)證效率25.66%，有效面積0.085cm²），正式模組效率達(dá)23.03%（認(rèn)證準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)效率22.32%，有效面積13.94cm²）。

上述研究展示了固相反應(yīng)制備純相二維鈣鈦礦鈍化的優(yōu)勢(shì)，為制備高性能鈣鈦礦光伏器件提供了新思路。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部和中國(guó)科學(xué)院的支持。

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固相反應(yīng)制備純相二維鈣鈦礦鈍化層助力高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池