本报讯（记者刁雯蕙）近日，香港科技大学（以下简称港科大）化学与生物工程系副教授周圆圆团队发现，钙钛矿薄膜的晶粒底部广泛存在表面内凹结构，这种结构对于钙钛矿薄膜性能和可靠性具有重要影响。基于这项新发现，该团队开创了一种有效消除这些晶粒表面内凹结构的新方法，使钙钛矿太阳能电池更加高效和稳定。相关研究成果发表于《自然-能源》。

相比商用矽电池，钙钛矿太阳能电池不仅具有更高的功率转换效率，原料和制造成本也更加低廉，并且能够特制出不同透明度和颜色的电池。然而，钙钛矿器件在光、湿、热致应力下的长期稳定性仍是其商业化的主要障碍。

为解决这一问题，周圆圆团队从材料微结构这一方向开展基础研究工作。他们发现，钙钛矿薄膜的晶粒底部广泛存在表面内凹的几何形貌，这种高度隐蔽的内凹结构破坏了钙钛矿薄膜界面的结构完整性，是限制钙钛矿电池功率转换效率和稳定性的隐藏因素。

该团队利用表面活性剂分子“十三氟己烷-1-磺酸钾”操控钙钛矿薄膜形成过程中的应变演化和离子扩散过程，成功消除了晶粒表面内凹结构。以此制造的钙钛矿太阳能电池在热循环、湿热和最大功率点跟踪的标准测试中，耐久性显著提升。

“内凹结构通常隐藏在钙钛矿薄膜的晶粒底部，往往容易被研究人员忽略。”周圆圆说，单个晶粒的结构和几何特征决定了钙钛矿太阳能电池和其他半导体器件的性能。目前，该团队正在开创一种全新的钙钛矿太阳能电池制造方法，使其效率和稳定性接近理论极限。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41560-024-01567-x