華北電力大學李美成Angew：揭示和抑制晶面相關的離子遷移以提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性

離子遷移是阻礙鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)長期穩(wěn)定性的主要問題。作為金屬鹵化物鈣鈦礦材料的固有特性，離子遷移與原子排列和配位密切相關，這些是不同晶面的基本特征差異。在這里，華北電力大學李美成等人報道了與晶面相關的離子遷移問題，并通過精細調(diào)節(jié)晶面取向來實現(xiàn)對鈣鈦礦中離子遷移的抑制。我們展示了(100)晶面比(111)晶面更容易受到陽離子的遷移。遷移差異的主要原因是(111)晶面中的陽離子遷移路徑與(100)晶面中的路徑不同，這增加了活躍的遷移能量，并削弱了操作期間電場的貢獻。通過在抗溶劑中添加水(H2O)的簡單綠色方法，制備了以(111)晶面為主的鈣鈦礦薄膜，進一步在常規(guī)平面PSCs上實現(xiàn)了26.0%的光電轉換效率(PCE，認證值25.4%)，在反向PSCs上實現(xiàn)了25.8%的效率。此外，未封裝的PSCs在模擬AM1.5光照下經(jīng)過3500小時操作后，仍能保持95%的初始PCE。