北大趙清small：解析鈣鈦礦太陽能電池正偏壓界面處的性能衰減機制

發表時間：2025-05-22 13:51

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北京大學趙清教授帶領其團隊開展了一項關于鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的研究。他們發現，在PSC運行過程中，鈣鈦礦薄膜的界面極易發生性能衰減。此前，學界的研究大多聚焦于獨立上界面或埋藏界面的衰減途徑，而對于這些界面在運行過程中因電偏壓和光場差異所引發的衰減機制，尚未有全面而細致的探討。

趙清教授團隊的研究首次揭示了n-i-p型和p-i-n型PSC在運行條件下，鈣鈦礦正偏壓界面與負偏壓界面的衰減差異。基于電偏壓和光照條件等不同的運行環境，團隊詳細剖析了這兩個界面之間的衰減機制。通過仔細對比老化PSC器件的暴露界面，團隊發現，由于光生空穴的高濃度，正偏壓界面（即n-i-p型PSC的上界面和p-i-n型PSC的埋藏界面）的衰減更為嚴重。

研究進一步表明，在這兩種PSC結構中，金（Au）和銀（Ag）會在界面處擴散并積累。對于n-i-p型PSC，金的擴散會引發欠電位沉積反應，在界面處生成H?，這些H?可進一步被氧化成揮發性的HI，從而觸發正偏壓上界面的鈣鈦礦分解。而對于p-i-n型PSC，埋藏界面的正偏壓會通過電化學過程誘導銀被氧化，與空穴和碘物種發生反應。此外，在p-i-n型PSC中，運行過程中的入射光場會與正偏壓界面的衰減產生協同作用，進一步加劇該界面的衰減。

鈣鈦礦上界面和埋藏界面所處的不同物理和化學環境，可能導致PSC器件在運行過程中界面衰減的差異。趙清教授團隊的研究發現，在n-i-p型和p-i-n型PSC中，鈣鈦礦正偏壓界面均易受偏壓誘導的電化學衰減影響。這一發現表明，為提升PSC的穩定性和效率，應采取更有針對性的策略來強化這一界面。該研究為理解器件在不同物理和化學環境下運行時的鈣鈦礦界面衰減機制提供了有價值的指導。