中国科学院半导体研究所传来喜讯，游经碧研究员带领的科研团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重大突破。他们成功制备出高质量的钙钛矿半导体薄膜，并基于此开发出光电转换效率高达27.2%的钙钛矿太阳能电池原型器件，相关成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）。
钙钛矿太阳能电池因其低成本印刷制备工艺和高光电转换效率，被视为新一代能源存储技术的关键方向。然而，要实现高效率，高质量钙钛矿半导体薄膜的制备是核心挑战。甲基氯化铵（MACl）作为常用的辅助材料，虽能降低成核势垒并促进晶体生长，但传统方法会导致氯元素在钙钛矿中分布不均，进而影响器件性能。
针对这一问题，研究团队创新性地提出了垂直方向均匀化氯元素分布策略（HVCD）。通过在薄膜生长过程中引入碱金属草酸盐，利用其解离出的钾离子与氯离子的强结合作用，有效抑制了氯元素的垂直迁移，使其在材料中均匀分布。这一方法不仅显著延长了载流子寿命至20微秒，还将界面缺陷态密度降低至1013每立方厘米，大幅减少了载流子复合和界面电子势垒。
基于均匀氯分布的钙钛矿薄膜，团队研制的太阳能电池原型器件展现出优异的稳定性和效率。在1个标准太阳光和最大功率输出条件下持续运行1529小时后，器件仍保持初始效率的86.3%；在85℃光热耦合加速老化测试中，1000小时后效率仍达82.8%。这一成果实现了效率与稳定性的协同提升，为钙钛矿电池的产业化应用提供了关键技术支撑。
该研究突破了传统钙钛矿电池的效率瓶颈，其低成本、高效率的特性使其在未来能源领域具有广阔前景。随着技术进一步优化和成本降低，钙钛矿太阳能电池有望成为全球清洁能源转型的重要推动力。
