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近日，物理科学与技术学院郑飞教授与胡子阳教授团队在二维钙钛矿太阳能电池光电压损失机制研究方面取得重要进展，相关成果以研究论文“晶粒内部横向输运作为二维Ruddlesden–Popper型钙钛矿太阳能电池中隐藏的光伏电压损失通道”发表在国际权威期刊《纳米通讯》(Nano Letters)上。物理科学与技术学院硕士研究生杨彪为论文第一作者，郑飞、胡子阳为通讯作者，合作者包括澳大利亚墨尔本大学的Kenneth P. Ghiggino教授。

二维Ruddlesden–Popper钙钛矿太阳能电池因具有良好的环境稳定性而受到广泛关注，但其显著的开路电压损失(V_OC Loss)限制了器件的光电转换效率。针对这一问题，研究团队通过包括原子力探针显微镜、荧光寿命成像在内的多种微纳表征手段，揭示了二维钙钛矿晶粒内部存在横向相分布梯度，并发现该梯度会形成晶粒内部“漏斗型”能量景观，驱动光生载流子从晶界（GB）向具有较低带隙的晶粒中心（GI）弛豫，从而造成光伏器件的光电压损失。

在此基础上，团队采用相调控策略对二维钙钛矿薄膜晶粒内的横向相分布进行了均匀化管理，有效抑制了载流子传输的横向漏斗效应。优化后光伏器件的开路电压由1.089V提升至1.155V，光电转换效率由14.57%提高至17.22%。该研究为深入理解并消除二维钙钛矿太阳能电池的光电压损失提供了新思路，对进一步提升基于二维钙钛矿薄膜的光电子器件性能具有重要指导意义。

该工作得到了国家自然科学基金、浙江省教育基金、宁波市自然科学基金和宁波市重大科技专项等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c00196