武大&華科大AM：晶粒>2 μ m,調控晶界實現高效寬帶隙鈣鈦礦和全鈣鈦礦疊層太陽能電池

串聯鈣鈦礦太陽能電池被視為鈣鈦礦光伏領域未來發展的重要方向。然而，在構建高效串聯結構時，寬禁帶鈣鈦礦卻面臨巨大挑戰。特別是那些1.78電子伏特（eV）禁帶的鈣鈦礦，由于溴含量較高（>40%），導致快速結晶，使得晶界生長難以控制，進而形成的薄膜晶粒尺寸較小且缺陷密度較高。

為了攻克這一難題，武漢大學物理科學與技術學院的方國家教授、柯維俊教授、王為忠教授，以及華中科技大學物理學院凝聚態物理研究所的傅華華教授帶領其團隊，開展了一項創新性研究。他們將KTFB分子巧妙地融入反溶劑中，并采用了一種獨特的晶向定制策略來優化晶界生長。

實驗結果顯示，KTFB分子能夠自發地錨定在110取向的寬禁帶鈣鈦礦表面，通過氫鍵和靜電相互作用，有效地捕獲在退火過程中可能逃逸的FA+離子。這一創新策略不僅顯著減少了多余鉛鹵化物和晶界缺陷的形成，還極大地提升了鈣鈦礦薄膜及其器件的光電性能。

基于這一突破性方法，研究團隊成功開發出單結寬禁帶鈣鈦礦器件，其光電轉換效率（PCE）高達20.7%。同時，他們還成功制備了兩端全鈣鈦礦串聯器件和四端全鈣鈦礦串聯器件，其PCE分別達到28.3%和29.1%，這些效率值均位于當前文獻報道的*高水平之列。此外，這些器件的穩定性也得到了顯著提升。

綜上所述，武漢大學和華中科技大學的科研團隊通過創新的晶向定制策略，成功解決了寬禁帶鈣鈦礦薄膜中的晶界生長問題，為鈣鈦礦太陽能電池領域的進一步發展提供了全新的視角和思路。他們的研究成果不僅提升了器件的性能和穩定性，還為鈣鈦礦光伏技術的商業化應用奠定了堅實基礎。

文獻信息：

Grains > 2 μm with Regulating Grain Boundaries for Efficient Wide-Bandgap Perovskite and All-Perovskite Tandem Solar Cells

Hongsen Cui, Weiqing Chen, Xiang-Feng Yang, Shun Zhou, Chen Wang, Guoyi Chen, Shengjie Du, Kailian Dong, Shuxin Wang, Hua-Hua Fu, Weizhong Wang, Weijun Ke, Guojia Fang

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202502770

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