近日，西南交通大学前沿科学研究院黄鹏研究员、电子科技大学光电科学与工程学院吴双红副教授和刘晓东副教授带领的团队在全无机CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池的薄膜应力调控中取得新的进展。相关成果以标题“Synergistic lattice regulation of additive and interface engineering to realize high efficiency CsPbI₂Br perovskite solar cell”发表在Chemical Engineering Journal。该杂志为中科院一区top期刊，影响因子：15.1。

利用太阳能作为一种可再生能源，是应对全球范围内日益增长的能源需求的重要方法之一。研发高效低成本的新型太阳电池，是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础。有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池已经能够与单晶硅电池相媲美的光电转换效率。然而，钙钛矿活性层的环境和热稳定性是其产业化道路上的最大瓶颈。全无机CsPbI₂Br钙钛矿具有良好的热稳定性和出色的光电性能展现出替代杂化钙钛矿的潜能。但CsPbI₂Br存在缺陷密度高和非辐射复合严重等问题限制了器件电池效率的提升。基于上述问题，该工作提出了钙钛矿晶格点阵管理策略释放薄膜应力，进而制备高质量薄膜，实现了光伏器件性能的提升，该研究成果为制备高质量稳定性的光伏活性层薄膜提供了一种新的极富前景的方法和途径。

图1 小尺寸阴阳离子分布和薄膜应力分析。

通过采用MACl添加剂通过延缓钙钛矿的结晶速率，提高了CsPbI₂Br膜的结晶度和晶粒尺寸，从而增加了太阳能电池的短路电流密度。同时，引入KAc界面修饰层将K⁺离子替换Cs⁺离子，收缩晶格并释放晶格应力。避免了晶格间隙中残留的Cl^-引起CsPbI₂Br的晶格膨胀引起的开路电压和填充因子降低。更重要的是，Ac^-离子还有效钝化了SnO₂缺陷，进一步抑制了载流子的复合。因此，通过MACl添加剂和KAc界面修饰层的协同作用，CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池实现了17.11%的高功率转换效率。该研究表明，晶格应力可以通过离子嵌入来进行补偿，添加剂和界面工程的协同策略有望进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率。

原文信息和链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146587