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鈣鈦礦吸收層本征穩(wěn)定性差是制約其光伏應(yīng)用商業(yè)化的核心題。本研究通過納米結(jié)構(gòu)表征技術(shù),發(fā)現(xiàn)堆垛層錯(SFs)是引發(fā)鈣鈦礦局部降解的關(guān)鍵因素,尤其在(011)晶面取向的甲脒鉛三碘化物(FAPbI?)中表現(xiàn)顯著。

洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Mostafa Othman、A?cha Hessler-Wyser和Christian M. Wolff等人研究引入乙烯硫脲(ETU)作為添加劑,調(diào)控鈣鈦礦晶體生長,形成以(001)晶面為主導(dǎo)的取向結(jié)構(gòu)。結(jié)合實驗與理論計算,ETU降低了鈣鈦礦的形成能,使其能在室溫下自發(fā)結(jié)晶,無需反溶劑淬滅步驟?;诖耍晒χ苽淞烁哔|(zhì)量大面積(5 cm × 5 cm)刮涂鈣鈦礦薄膜與器件。

封裝后的ETU處理器件在室溫下連續(xù)工作2100小時后仍保持>93%的初始效率,且在65°C高溫下T80壽命超過600小時。這一成果為鈣鈦礦光伏技術(shù)的規(guī)模化與穩(wěn)定性提供了新思路。

文章亮點總結(jié)

  1. 堆垛層錯抑制:首次揭示(011)晶面堆垛層錯是鈣鈦礦降解的“種子”,通過ETU添加劑實現(xiàn)(001)晶面擇優(yōu)生長,顯著提升材料穩(wěn)定性。

  2. 室溫結(jié)晶突破:ETU降低鈣鈦礦形成能,實現(xiàn)室溫下自發(fā)結(jié)晶,簡化制備流程,推動大面積刮涂工藝發(fā)展。

  3. 超長穩(wěn)定性:器件在高溫(65°C)和連續(xù)光照下T80壽命超600小時,為商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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M. Othman, L. Agosta, Q. Jeangros, A. Jaffrès, S. Jenatsch, V. Carnevali, N. Lempesis, V. Slama, J. A. Steele, R. Zhang, E. Solano, G. Portale, V. Boureau, A. Paracchino, A. Bornet, H. Lai, F. Fu, A. K. Sachan, W. Tress, K. Artuk, M. D. Mensi, M. R. Golobostanfard, A. G. Kuba, S. Zeiske, A. Armin, N. Blondiaux, L. Champault, U. R?thlisberger, B. Ruhstaller, C. Ballif, A. Hessler-Wyser, C. M. Wolff, Suppression of Stacking Faults for Stable Formamidinium-Rich Perovskite Absorbers. Adv. Ma

ter. 2025, 2502142.

https://doi.org/10.1002/adma.202502142


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鈣鈦礦產(chǎn)教融合交流@知光谷(微信群):需添加編輯微信

為加強科研合作,我們?yōu)楹?nèi)外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創(chuàng)合作專業(yè)科研交流微信群。加微信群方式:添加編輯微信pvalley2024、pvalley2019,備注:姓名-單位-研究方向(無備注請恕不通過),由編輯審核后邀請入群。