近日，我所太陽能研究部薄膜太陽能電池研究組（DNL1606組）楊棟研究員和劉生忠研究員團隊發表了關于鈣鈦礦太陽能電池異質結晶格失配的綜述文章，系統地討論了晶格失配對材料穩定性和載流子傳輸動力學的影響，總結了當前的優化策略，包括外延生長和緩沖層，并探索了未來的解決方案以減輕失配引起的問題。
在半導體科學中，晶格失配是一種關鍵現象，由基底及其外延層之間的晶格常數差異引起。兩種材料的晶格常數往往不同，導致異質結生長界面附近產生應力。這種應力反過來又導致晶格缺陷和位錯。鈣鈦礦太陽能電池中，鈣鈦礦半導體薄膜和金屬氧化物電荷傳輸層之間的晶格不匹配性嚴重影響了鈣鈦礦薄膜的生長和器件的光電性能。
該綜述文章重點探究鈣鈦礦太陽能電池異質結的晶格失配問題，總結了晶格失配對鈣鈦礦太陽能電池的負面影響，并詳細介紹了表征晶格失配的方法和目前針對異質結晶格失配問題的優化策略，包括基于襯底材料的外延生長技術，有望實現更好的晶格對準，最大限度地減少位錯的不利影響；使用緩沖層減輕晶格應力，探索用于緩沖層的新材料，更有效的釋放應力和控制離子遷移，提高鈣鈦礦太陽能電池的性能；另外可以替代襯底材料實現更低的晶格失配比。該綜述詳細闡述了鈣鈦礦太陽能電池異質結晶格失配的挑戰和前景，為下一代高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池提供有效路徑。
該綜述以“Lattice Mismatch at the Heterojunction of Perovskite Solar Cells”為題，于近日發表《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上。該工作的第一作者是我所DNL1606組聯合培養碩士研究生王泳。上述工作得到國家自然科學基金等項目的資助。（文/圖 王泳、段連杰）
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202405878
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