近年來，鈣鈦礦太陽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。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，易擴散進入三維鈣鈦礦體相，觸發(fā)一系列不可控的相變過程，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)致能級失配，阻礙光生載流子的有效抽取和輸運，在一定程度上限制器件的光電轉(zhuǎn)換效率和運行穩(wěn)定性。當前，構(gòu)建維度單一且可控的二維界面層，以實現(xiàn)高效電荷傳輸與長期穩(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。這一策略通過精確調(diào)控反應(yīng)過程中的溫度與壓力，驅(qū)動鈍化分子在三維鈣鈦礦表面發(fā)生陽離子擴散與界面固相反應(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)溶液法中常見的漸進式相變，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型有機陽離子，能夠?qū)崿F(xiàn)對三維鈣鈦礦表面的高效鈍化與界面調(diào)控?；谠摬呗缘恼狡骷@得26.13%的光電轉(zhuǎn)換效率（認證效率25.66%，有效面積0.085cm2），正式模組效率達23.03%（認證準穩(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，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。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部和中國科學(xué)院的支持。

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能電池