來自中國青島生物能源與生物過程技術研究所（QIBEBT）的研究人員改進了反向鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的性能。這項研究介紹了一種穩定「埋藏界面」的方法，該界面基本上是隱藏在反向鈣鈦礦太陽能電池深處的微觀層，通常是效率和穩定性流失的地方。這一層很難控制，因為它與鈣鈦礦和孔導電層相接觸。因此，反向PSC經常面臨電子缺陷和基礎結構不一致的問題。然而，QIBEBT團隊最終掌握了這一挑戰。研究人員揭示了一種晶體溶劑（CSV）預種子方法，該技術有趣地引導太陽能晶體從底部生長，創造出近乎完美的能量收集薄膜。
反向鈣鈦礦太陽能電池是現有太陽能技術中的新興代表，這些電池更易於大規模生產，且具備巨大的發電潛力。然而，該技術在底層面臨挑戰，即鈣鈦礦與基材或孔導電層的接口。埋藏界面上的電子缺陷和微小空隙會使電子流速減慢，並導致設備提前降級。QIBEBT團隊在彭樹平教授和孫秀紅博士的帶領下，嘗試重新設計基礎以解決此問題。研究人員開發的晶體溶劑預種子方法使用專門的納米晶體作為均勻生長和自癒的模板。這一技術能夠控制埋藏界面，為生產高性能的大型鈣鈦礦太陽能模塊鋪平道路。
在技術層面上，這一技術涉及將定制設計的鹵化物納米晶體預先沉積在經自組裝單分子層（SAM）處理的基材上。這些低維度的晶體溶劑種子作為結構模板，固定後續鈣鈦礦層的生長，以確保從底部向上進行高度有序的結晶。此外，棒狀的CSV納米晶體還起到雙重基礎的作用：它們改善了疏水表面的潤濕性，以實現均勻塗覆，並提供密集的成核位點，加速晶體生長。然而，真正的創新在於晶格限制的溶劑退火效應。這一過程在加熱過程中慢慢釋放被困的分子，以修復缺陷並重新組織底部界面的晶粒。這一協同過程確保鈣鈦礦層不僅能迅速形成，而且在結構上優越，且沒有典型的界面空隙。
我們開發了一種綜合方法，同時解決晶體化調節和界面穩定化的問題，孫秀紅博士表示。這一策略在挑戰性極大的埋藏界面上也能提供良好的性能，孫博士補充道。雖然許多實驗室製作的太陽能電池在指甲大小時運行良好，但在擴大時會失敗；而這一新方法則保持穩定。團隊成功製作了一個邊長近 50 厘米的迷你模塊，其功率轉換效率達到 23.15%。值得注意的是，這個小型測試電池和較大模塊之間的效率損失不到 3% — 對於大規模生產太陽能電池板的未來而言是一個巨大的勝利。這一技術可能有助於半導體和發光設備的創造。該研究於 2 月 27 日發表在《Nature Synthesis》。
