2023年7月7日，Nature子刊《Nature Energy》在線發(fā)表了重慶大學(xué)光電工程學(xué)院為第一通訊單位的研究論文“2D/3D heterojunction engineering at the buried interface towards high-performance inverted methylammonium-free perovskite solar cells”，提出了抑制鈣鈦礦太陽能電池埋底界面非輻射復(fù)合損失的創(chuàng)新方法，實(shí)現(xiàn)反式電池效率達(dá)到25.12%（認(rèn)證效率為24.6%），這是國際上反式無甲銨鈣鈦礦太陽能電池報(bào)道的最高效率。未封裝電池最大功率點(diǎn)持續(xù)跟蹤1500小時(shí)后仍能保持初始效率的98%。封裝的電池在85℃/85%RH老化1200小時(shí)后保持初始PCE的92%。
反式（p-i-n）鈣鈦礦太陽能電池具有與不同底電池兼容、可低溫制備（≤100℃）、穩(wěn)定性優(yōu)異等優(yōu)勢。因此，反式電池的發(fā)展對于鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。近年來，反式電池引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛的關(guān)注，效率和穩(wěn)定性取得了巨大的進(jìn)展。然而，目前效率超過25%的反式電池仍然使用含MA+和Br-的鈣鈦礦吸光材料，常常使用MA+和Br-調(diào)節(jié)晶體生長和穩(wěn)定α-FAPbI3的光活性黑色相。
MA+在鈣鈦礦晶格中容易揮發(fā)和逸出，這會降低電池的光和熱穩(wěn)定性。此外，混合鹵化物（I/Br）鈣鈦礦常常會發(fā)生相分離，這種現(xiàn)象會導(dǎo)致器件在光照和熱老化下加速分解?？昭▊鬏攲?鈣鈦礦埋底界面常常存在大量的深能級陷阱態(tài)。埋底界面處的能量勢壘導(dǎo)致界面空穴提取受阻，從而降低了器件的光伏性能?？傊?，界面非輻射復(fù)合進(jìn)一步降低反式器件的光伏性能。
針對上述問題，重慶大學(xué)臧志剛和陳江照等人通過在無甲銨鈣鈦礦前驅(qū)液中引入少量的2-氨基茚滿鹽酸鹽，在埋底界面原位形成了自下而上的2D/3D異質(zhì)結(jié)，調(diào)控了鈣鈦礦結(jié)晶，鈍化了3D鈣鈦礦晶界缺陷，優(yōu)化了埋底界面能級排列，顯著抑制了埋底界面非輻射復(fù)合損失。論文第一作者為博士生李海云（導(dǎo)師：臧志剛教授），其他合作者包括復(fù)旦大學(xué)張鴻、西北工業(yè)大學(xué)李炫華、EPFL的Michael Gr?tzel教授、重慶大學(xué)前沿交叉研究院的張大梁教授。
