维度网讯，由韩国大学、托莱多大学和首尔国立大学的科学家组成的研究团队构建了一种三维钙钛矿太阳能电池，在实验室测试条件下效率超过26%，工作寿命超过24000小时。该研究使用了卤化物钙钛矿，过去这种材料难以制造。

随着硅基太阳能电池达到其最大能量转换潜力，科学家们将注意力转向钙钛矿，这种材料不仅能实现更高效率的太阳能电池，还能使其更经济。韩国大学教授Jun Hong Noh一直在研究一种太阳能电池概念，其中电荷传输层放置在吸收层两侧以钝化表面和界面。该方法已用于硅异质结（HIT）太阳能电池，但Noh的想法使用了卤化物钙钛矿，制造起来较为困难。

为克服结构挑战，Noh及其同事转向了具有宽带隙的二维（2D）卤化物钙钛矿。通过将2D薄膜与3D薄膜接触并施加热量和压力，研究人员在3D表面生长了一层结晶2D层。团队发现，仅将2D和3D材料接触就会改变3D层的光学性质，包括其光致发光，即使没有热量或压力。“有趣的是，这些变化是可逆的，并且强烈依赖于有机阳离子，”Noh在一份新闻稿中说。“当我们进一步发现这种接触相互作用显著影响3D钙钛矿中的相变，并且源于2D和3D层中有机阳离子之间的相互作用时，我们真的很兴奋。”

研究人员假设，对已经相互接触的两个薄膜进行热处理可能导致3D层的结构演变。为验证此假设，团队将其应用于FAPbI₃钙钛矿薄膜，这些薄膜通常存在结晶不完美的问题。当薄膜的晶格参数非常接近团队计算的理论值时，假设被证明正确。甚至由研究团队制造的FAPbI₃薄膜粉末也比通过传统方法制造的FAPbI₃保持了更稳定的相。“效率损失源于表面和体相内部的陷阱态，这些陷阱态直接与缺陷相关。同样，已知相变始于缺陷。因此，实现近乎完美的晶体结构是该领域最关键的挑战之一，”Noh补充道。

研究人员将他们的钙钛矿薄膜集成到传统太阳能电池中，发现效率提升至26.25%，并在加速测试中表现出24000小时的工作寿命。这种2D/3D薄膜接触工艺具有高度可扩展性，可用于制造更大面积且缺陷更少的薄膜。团队目前正致力于将这种方法应用于全钙钛矿串联太阳能电池，其中需要在低温下将低带隙钙钛矿沉积在宽带隙层之上。该研究结果发表在《自然·能源》上。

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