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华中科技大学唐江、宋海胜等人研究指出,全钙钛矿叠层太阳能电池的性能提升受限于铅锡窄带隙子电池的表面缺陷——其表面缺陷密集、粗糙度较高,易诱发非辐射复合,同时阻碍载流子高效抽取,成为制约器件性能提升的核心瓶颈。

为此,唐江、宋海胜团队提出一种稳健且多功能的界面改性策略,首次采用皮秒紫外脉冲激光抛光技术(PLPT)结合表面重构技术,对窄带隙钙钛矿表面进行精准优化,成功获得低粗糙度、高光电性能的优质界面。经激光抛光后的表面,呈现为具有亚稳态A位空位的[PbI₆]⁴⁻/[SnI₆]⁴⁻八面体骨架结构;研究通过解析处理后表面的结构特征,进一步筛选出溴化胍(GABr)作为A位钝化剂,将抛光后的表面重构为胍–铯基(GA₁₋ₓCsₓ基)钙钛矿相结构,大幅提升载流子抽取效率,同时有效抑制离子迁移。

平整的钙钛矿表面可显著增加光程长度,进而提升光生电流。依托无反溶剂制备工艺,优化后的铅锡钙钛矿单结电池实现24.07%的创纪录光电转换效率,第三方认证效率达23.47%,且迟滞效应极低;相比之下,对照组器件效率仅为21.58%。基于该改性策略制备的两端式全钙钛矿叠层电池,效率可达29.80%,较以往研究净提升1个百分点,且具备优异的工作稳定性。

华中科技大学唐江、宋海胜等人提出的该通用型界面工程策略,可有效突破不同组分钙钛矿普遍存在的表面效应瓶颈,既解决了铅锡窄带隙子电池的表面缺陷难题,也为下一代钙钛矿光伏器件的升级迭代、性能普适性提升奠定了坚实基础,提供了全新研究思路。

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文献信息

Non-contactlaserpolishingandreconstructiontowardshigh-efficiencyall-perovskitetandemsolarcells

TianjunMa,DingfuLuo,WenjiangYe,XinzhaoZhao,JunYan,HaoWang,RuihengGao,XuKeYang,MingyuLi,YuhengLi,SifanLiu,SalmanAli,QilinGuo,BingxinDing,ShiwuChen,MichaelWang,ChrisCheng,YingZhou,ChaoChen,PingliQin,HaishengSong&JiangTang

https://www.nature.com/articles/s41467-026-71017-7