中科院又出新成果！可精准洞察钙钛矿电池内部缺陷！
（来源：光伏见闻）
钙钛矿太阳能电池作为硅基光伏电池的低成本、高效率替代方案备受关注，但薄膜缺陷会阻碍电荷传输、造成能量损耗，进而降低器件稳定性。缺陷钝化处理是解决该问题的主要思路，即通过向钙钛矿薄膜中引入简单盐类或有机分子，让小分子或离子结合缺陷位点以降低其对导电性的影响。不过现有多数表征技术仅能探测薄膜表面或提供宏观平均测量数据，难以验证不同钝化策略在薄膜内部的实际效果。
近日，中科院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）科研团队研发出一种三维电成像方法，可直接观测钙钛矿薄膜内部的缺陷钝化机制。相关研究成果于12月31日发表在《Newton》期刊，该方法能绘制薄膜全域电荷传输图谱，并建立起微观特性与太阳能电池性能的直接关联。
该技术基于断层扫描导电原子力显微镜（TC-AFM），仪器在逐层剥离钙钛矿薄膜超薄片层的同时，同步测量局部电导率。团队通过堆叠不同深度的电导率数据，重建出具备纳米级空间分辨率的电流分布及电荷传输路径三维图像。
科研人员借助TC-AFM对比不同钝化策略制备的钙钛矿薄膜后发现，未钝化薄膜存在大面积低电导率区域，严重阻碍电荷传输；体相钝化可有效减少薄膜内部高阻区域，尤其在晶粒边界处效果显著；表面钝化则主要改善薄膜顶部界面附近电导率，这对薄膜整合至完整器件结构至关重要。当体相与表面钝化结合使用时，薄膜形成最均匀连续的导电网络，剩余低电导率区域基本局限于表面。
研究通讯作者Xiao Chuanxiao教授指出，这些微观电学特性与太阳能电池最终性能密切相关，明确了薄膜内部三维电荷传输行为与器件整体效率的直接关联。
据悉，该新型表征方法可直观呈现钙钛矿薄膜内部载流子迁移过程，为评估和优化钝化策略提供关键工具。团队表示，该技术能指导更高品质钙钛矿材料的合理设计，助力研发更高效、更稳定的钙钛矿太阳能电池，同时为其他薄膜电子与光电器件研发提供支撑。