在新能源領(lǐng)域，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因其高效能和低成本備受關(guān)注。近日，科研團(tuán)隊(duì)在寬禁帶鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及疊層器件研究方面取得重大突破，為這一領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。

寬禁帶鈣鈦礦（禁帶寬度大于1.8 eV）是構(gòu)建鈣鈦礦/有機(jī)疊層或多結(jié)疊層太陽(yáng)能電池的理想頂電池材料。這種材料能夠更充分地利用太陽(yáng)光譜，突破單結(jié)電池的效率極限。然而，寬禁帶鈣鈦礦的組分復(fù)雜，在結(jié)晶過(guò)程中容易產(chǎn)生相不均勻性和大量缺陷，導(dǎo)致嚴(yán)重的非輻射復(fù)合和光照下的相分離問(wèn)題，極大地限制了其光電性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

為了解決這些問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入了一種多功能分子添加劑——DL-蛋氨酸甲基锍氯化物。這種添加劑通過(guò)其獨(dú)特的官能團(tuán)，協(xié)同調(diào)控鈣鈦礦的結(jié)晶熱力學(xué)與缺陷態(tài)。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果顯示，該添加劑不僅可以優(yōu)化成核動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)形成均勻致密的高質(zhì)量薄膜，還能同步鈍化體相與界面缺陷，顯著抑制非輻射復(fù)合與相分離。

基于這一策略，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出高質(zhì)量帶隙大于1.8 eV的寬禁帶鈣鈦礦材料薄膜。相應(yīng)單結(jié)太陽(yáng)能電池的效率提升至20.4%，穩(wěn)定性也顯著增強(qiáng)。進(jìn)一步，以此構(gòu)建的鈣鈦礦/有機(jī)疊層電池實(shí)現(xiàn)了26.0%（剛性）與22.1%（柔性）的效率突破，展現(xiàn)出在柔性及可穿戴能源領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。

這項(xiàng)研究成果以“Crystallization modulation for wide-bandgap perovskites with universal defect passivation toward efficient perovskite/organic tandem photovoltaics”為題，發(fā)表于《Nature Communications》。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金、廣東珠江人才計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢理工大學(xué)）開放基金的資助。