近日，太阳集团1088vip新能源技術研究院麥耀華團隊在鈣钛礦太陽電池領域取得新進展，相關研究成果以“Fabrication Strategy for Efficient 2D/3D Perovskite Solar Cells Enabled by Diffusion Passivation and Strain Compensation”為題發表于知名期刊Advanced Energy Materials(影響因子25.245)。博士生張翠苓和副研究員吳紹航為共同第一作者，麥耀華教授為文章通訊作者。

熱退火過程是鈣钛礦太陽電池制備的關鍵工藝。作者發現對于2D/3D異質結鈣钛礦電池，在制備2D鈣钛礦薄膜時适當延長熱退火時間會促進少量的PEA+沿3D鈣钛礦晶界擴散，和晶界處的PbI2反應生成2D鈣钛礦，擴大2D鈣钛礦的鈍化範圍，産生有利的擴散鈍化效應。然而，MA+和I-離子也會在持續加熱條件下向上遷移進入頂部的2D鈣钛礦晶格，由于2D鈣钛礦層間作用力是微弱的範德華力，離子的遷移很容易造成2D鈣钛礦的晶格膨脹。此外，作者首次發現二維鈣钛礦中的拉應力很大(超過1000 MPa)，而且拉應力不利于器件的效率和穩定性。針對以上問題，該論文提出了一種新的鈣钛礦薄膜制備策略，即在表面處理PEAI後緊接着覆蓋電子傳輸層PCBM，然後再進行長達2h的熱退火來形成2D/3D鈣钛礦異質結構。由于PCBM的熱膨脹系數相比2D鈣钛礦較小，在2D鈣钛礦的生成過程中限制了它的橫向拉伸，補償了2D 鈣钛礦的拉應力。并且PCBM減緩了離子的遷移速率，間接抑制了晶格膨脹，同時長時間的熱退火過程誘導了擴散鈍化。最終由此方法制備的p-i-n結構器件效率高達21.31%，經獨立第三方認證的效率為20.22%。

該研究得到國家重點研發項目(2018YFB1500103)，中央高校基本科研業務費專項基金 (11619103)，廣東省高水平大學建設經費(2019rc019)的支持。

文章鍊接:https://doi.org/10.1002/aenm.202002004