顆粒在線訊：近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心周惠瓊課題組在應(yīng)力緩釋調(diào)節(jié)準(zhǔn)二維鈣鈦礦性質(zhì)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Impact of Strain Relaxation on 2D Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells 為題，在線發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。 

　　鈣鈦礦太陽能電池是第三代薄膜光伏器件的代表之一，憑借優(yōu)良的光電性質(zhì)及低廉的成本獲得關(guān)注。隨著器件效率的不斷攀升，器件的穩(wěn)定性成為其商業(yè)化進(jìn)程中新的掣肘。封裝保護(hù)可以有效提升器件在外應(yīng)力下的穩(wěn)定性，而鈣鈦礦材料本征的穩(wěn)定性亟待提高。 

　　相比于傳統(tǒng)的三維鈣鈦礦，疏水的間隔陽離子的引入使準(zhǔn)二維鈣鈦礦在穩(wěn)定性方面有所提升，但未能令人滿意。殘余應(yīng)力與鈣鈦礦的晶體學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，進(jìn)而顯著的影響鈣鈦礦的光電性質(zhì)及穩(wěn)定性?？蒲袌F(tuán)隊(duì)將基于XRD和AFM的殘余應(yīng)力分析引入基于不同間隔陽離子的準(zhǔn)二維鈣鈦礦體系，并探究了間隔陽離子性質(zhì)對(duì)整體薄膜殘余應(yīng)力的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在基于苯乙基銨的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜中存在嚴(yán)重的面外方向的拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致較差的薄膜結(jié)晶質(zhì)量以及在多種外界應(yīng)力下較差的穩(wěn)定性。通過引入混合間隔陽離子，相應(yīng)的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜在面外方向的拉伸應(yīng)力被釋放。此外，由XRD峰向高角度位移以及GIWAXS積分曲線峰向高q值方向位移可知，相應(yīng)的晶格常數(shù)減小，佐證了拉伸應(yīng)力的釋放。得益于此，鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量以及載流子性質(zhì)均表現(xiàn)出明顯的提升，進(jìn)而獲得了優(yōu)化的效率以及在最大功率點(diǎn)追蹤、85℃持續(xù)加熱、85%濕度以及85℃~ -40℃溫度循環(huán)測(cè)試中優(yōu)良的穩(wěn)定性。該研究揭示了間隔陽離子對(duì)準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜殘余應(yīng)力的影響，進(jìn)而影響相應(yīng)器件在多種工作環(huán)境中的穩(wěn)定性，證明了應(yīng)力調(diào)控對(duì)鈣鈦礦本征穩(wěn)定性的重要作用，從而為進(jìn)一步提升鈣鈦礦基光伏器件穩(wěn)定性提供了可行的新策略。 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目及中學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持。 

間隔陽離子調(diào)節(jié)的應(yīng)力緩釋影響準(zhǔn)二維鈣鈦礦性質(zhì)