4月27日，记者从宁波大学获悉防腐风管，该校物理科学与技术学院郑飞、胡子阳团队在二维钙钛矿太阳能电池光电压损失机制研究面取得关键突破，团队建立了二维钙钛矿内部载流子输运的新认知范式，为定向消除光电压损失、进步提升二维钙钛矿光电器件能提供了切实可行的技术路径。相关成果近日发表在学术期刊纳米通讯上。
在全球清洁能源转型的赛道上，钙钛矿太阳能电池被视作下代光伏技术的“种子选手”，它的制备成本低、光电转换率，有望颠覆当前晶硅光伏的市场格局。其中二维“鲁德尔斯登—波珀”型钙钛矿是凭借远传统三维钙钛矿的环境稳定，被认为是动钙钛矿光伏从实验室走向商用的核心路径。但长期以来，这类器件直存在个难以破解的“顽疾”：显著的开路电压损失直接卡住了率提升的脖子，让其商用落地的脚步慢了下来。如果把钙钛矿太阳能电池比作个“光能发电站”，光生载流子就是负责输送电能的“快递员”，正常情况下它们要顺着路径跑到电两端完成发电，但此前研究人员发现有大量“快递员”半路就“失踪”了，却始终找不到它们消失的原因。
针对这困扰域多年的谜题，研究团队联澳大利亚墨尔本大学肯尼斯·吉吉诺教授团队，借助原子力探针显微镜、荧光寿命成像等多种微纳“探照灯”，对二维钙钛矿的微观结构展开了全位扫描。终他们发现，二维钙钛矿晶粒内部存在隐藏的横向相分布梯度，这种梯度会在晶粒内部形成个“漏斗型”的能量陷阱，光生载流子跑着跑着就会被这个陷阱“吸”进去，往带隙低的晶粒中心弛豫耗散，白白变成了热量，这就是此前直没被找到的电压损失“隐形通道”。
找到了病因，团队对症下药开发出了相调控策略，玻璃钢斜流风机厂家给二维钙钛矿薄膜的晶粒内部做了次“结构整形”，把横向相分布拉平，直接拆掉了那些隐藏的能量漏斗。实验数据显示，优化后的光伏器件开路电压从原来的1.089V直接提升到了1.155V，光电转换率也从14.57跃升至17.22防腐风管，提升果显著。
“过去我们总以为电压损失主要发生在晶界位置，没想到在晶粒内部还藏着这么大的‘跑冒滴漏’。”团队负责人、宁波大学物理科学与技术学院教授郑飞解释说，“这次的发现相当于给域找到了个全新的优化向，以前大都是摸着石头过河，现在我们知道了的靶心在哪里。”
“这项研究的核心价值是次把晶粒内部的横向输送问题提到了台面上。”宁波大学物理科学与技术学院教授胡子阳介绍，这种定向调控相分布的思路，不仅为转换率钙钛矿电池的研发提供了向，也为未来柔光伏、室内弱光发电等新兴场景的技术落地提供了全新的优化路径。
据了解，目前，该团队正基于这机制进步迭代器件结构，动相关成果从实验室向产业化应用转化。在不久的未来，民众里的轻薄光伏屋顶、可折叠的随身充电板，甚至智能穿戴设备的自发电屏幕，都可能受益于这项技术突破。
（受访单位供图）
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