钙钛矿太阳能电池晶界显示出“双刃剑”效应

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员金盛烨和研究员田文明团队开发了一个新的表征平台，结合荧光成像和光电流显像，完成了对钙钛矿太阳能电池在实际工作条件下晶界区域光电流增强系统的空间识别和测试。研究表明，晶界不仅可以促进光生载流子的分离和收集，还可能因缺陷状态造成复合损失，显示出“双刃剑”效应。该工作在实际设备中直观地揭示了晶界的正负协同效应机制，为钙钛矿电池结构设计和性能优化提供了新的技术快速报告。相关成果。

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能而被视为新一代最有前途的光伏技术之一。该设备的光电转换过程涉及多个关键步骤，其中载流子的高效分离和定向传输尤为重要。虽然传统观点认为晶体行业主要通过缺陷状态变成载流子复合中心，但晶体行业对载流子运输的实际控制机制仍然缺乏证据，尤其是在实际工作条件下的动态行为。开发能够在设备运行状态下表征电荷动力学行为的先进成像技术，对于揭示晶体行业作用机制具有重要的科学意义。

本研究以钙钛矿太阳能电池为研究对象，构建了一个高空间分辨率的光电流成像系统，系统比较了不同结晶质量的钙钛矿器件。研究表明，在优质设备中，晶界区域的光电流信号明显增加，与光致发光强度呈负相关关系，表明晶界可以促进光生载流子的分离和传输。通过结合开尔文探针力显微镜和临时吸收显微镜技术，团队确认晶界存在内置电场。电场引起的能带弯曲可以驱动电子在100皮秒的时间尺度内聚集在晶界，同时促进空穴向相反方向的低。

该研究系统揭示了晶界在高效钙钛矿器件中“促进分离、增强收集”的积极功能，为设计高性能太阳能电池页面工程提供了重要参考。