8月29日，《自然·通訊》(Nature Communications)在線發表了武漢大學物理科學與技術學院教授王植平課題組在鈣鈦礦太陽能電池領域最新研究成果。該工作解決了錫鉛混合鈣鈦礦電池領域中高質量微米級厚膜制備困難以及Sn偏析嚴重的關鍵技術難題，器件效率和穩定性均達到國際一流水平，為鈣鈦礦電池的產業化進程提供了重要的理論基礎和技術支持。
 

　　論文題為“Solvent engineering enables tin-lead perovskite films with long carrier diffusion lengths and reduced tin segregation” (《溶劑工程實現具有長載流子擴散長度的錫鉛混合鈣鈦礦并抑制錫偏析》)。物理科學與技術學院博士后研究員李升為第一作者，王植平為通訊作者。物理科學與技術學院教授林乾乾、袁聲軍和博士后研究員楊曉添為論文共同作者，武漢大學為唯一通訊單位。
 

　　全鈣鈦礦疊層太陽能電池在實現低度電成本方面具有巨大潛力，但其性能仍受限于窄帶隙錫鉛(Sn-Pb)子電池中近紅外光子吸收不足的問題。微米級厚度的Sn-Pb層對最大化吸收至關重要，但高濃度前驅體溶液常導致不均勻結晶、化學計量失衡和載流子擴散長度受限。研究發現，這些問題的根源在于傳統二甲基甲酰胺(DMF)/二甲基亞砜(DMSO)二元溶劑體系在高濃度下對碘化亞錫(SnI?)的配位不足，導致富錫膠粒形成，進而在最終薄膜中引發有害的富錫相。研究人員開發了一種三元溶劑體系(TSS)，能選擇性配位SnI?，在前驅體溶液中抑制富錫膠粒的形成，從而制備出化學計量均勻、厚度達微米級的Sn-Pb薄膜，其載流子擴散長度可達~11μm。優化后的Sn-Pb吸收層在單結電池中效率達24.2%，在疊層器件中達29.3%，并顯著提升了長期工作穩定性。
 

　　該工作得到國家自然科學基金(No.52473322)和國家重點研發計劃項目(No. 2022YFA1404900)的資助。SEM和XPS測試獲武漢大學科研公共服務條件平臺的支持。