钙钛矿太阳能电池因制备成本相对较低且具备较高转换效率，被视为传统硅基光伏电池的一种有潜力的替代选择。然而，该电池中钙钛矿薄膜内部存在的缺陷会阻碍电荷有效传输，引发能量损失并影响器件长期运行的稳定性。

钝化处理是提升钙钛矿太阳能电池性能的关键策略之一，通常通过在薄膜中引入特定盐类或有机分子来实现。这些添加剂能够与材料缺陷结合，减少其对电流的干扰。但长期以来，由于表征技术的局限，科学家难以直观验证不同钝化方法在薄膜内部的实际效果。近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所的科研团队取得进展，他们开发出一种三维电学成像技术，能够直接观测钝化处理在钙钛矿薄膜内部的作用机制。相关研究成果已于12月31日发表在《牛顿》（Newton）杂志上。

这项新技术基于断层扫描导电原子力显微镜（TC-AFM）。研究人员通过逐层、纳米级精度地剥离钙钛矿薄膜的超薄层，并同步测量每一层的局部电导率，最终重构出薄膜内部电荷传输路径的三维图像。利用该三维成像技术，团队系统比较了不同钝化策略处理后的薄膜电学特性。结果显示，未经处理的薄膜内部存在大面积低电导区域，严重制约电荷传输；而经过体相钝化处理的薄膜，其内部高电阻区域（尤其在晶界处）显著减少。表面钝化处理则主要增强了薄膜顶部界面附近的导电性，这对于器件集成至关重要。

研究进一步发现，同时经过体相与表面双重钝化处理的钙钛矿薄膜，呈现出最为均匀、连续的导电网络，剩余的低电导区域主要局限在表层。该研究的通讯作者肖传晓教授表示：“这些微观电学特性与最终的太阳能电池性能密切相关，建立了薄膜内三维电荷传输与器件整体效率之间的直接联系。”这项三维成像技术为评估与优化钝化策略提供了强有力的新工具，有望指导设计出更高质量、更高效率且更稳定的钙钛矿太阳能电池，并推动相关光电器件的发展。

更多信息：作者：Minghui Li 等人，标题：《利用断层扫描导电原子力显微镜对钙钛矿薄膜的电学行为进行三维映射》，发表于：Newton (2025)。