武大柯维俊组靠原位氧化物策略，全钙钛矿叠层双四端效率超 28%

主要内容：

对卤化物钙钛矿结晶的精确控制是实现高效太阳能电池的关键。基于此，武汉大学物理科学与技术学院 柯维俊教授、方国家教授带领其团队创新性地提出一种借助原位形成的基于氧化物的ABX₃结构晶种，以实现对钙钛矿结晶与生长精准调控的策略。当把锡酸钾引入钙钛矿前驱体后，它会与碘化铅自发反应，生成碘化钾和锡酸铅。其中，碘化钾能够有效钝化缺陷，PbSnO₃（ABX₃-structured）具有 98% 的晶格匹配，可充当模板与晶种，助力钙钛矿薄膜中预成核团簇的形成，促使晶粒择优取向，并消除中间相过程。

在钙钛矿前驱体以及埋入式空穴传输层中均引入锡酸钾后，单结1.25eV带隙 Sn-Pb 钙钛矿太阳能电池，不仅实现了23.12%的效率，稳定性也显著增强。晶种诱导取向结晶策略在调控锡铅钙钛矿太阳能电池（Sn - Pb PSCs）的成核与结晶进程中，占据关键地位。该策略有效攻克了锡铅钙钛矿晶体因生长速率过快而产生的随机晶体取向难题，为研发高性能的单结锡铅钙钛矿以及全钙钛矿叠层太阳能电池创造了条件。 原位构建的ABX₃结构晶种层PbSnO₃，为锡铅钙钛矿的生长筑牢了坚实框架。该晶种层与钙钛矿之间存在强烈的结合相互作用，晶格匹配度高达98%，这为择优取向结晶提供了强大驱动力。

在其影响下，钙钛矿薄膜不仅结晶度显著提升，呈现出明显的择优取向，内部应力也大幅降低。同时，多电子供体SnO₃²⁻和碱金属K⁺离子的引入，与Sn²⁺、Pb²⁺和I⁻发生配位，高效钝化了缺陷，提升了载流子传输效率。结晶度的提升与缺陷态密度的降低，让单结锡铅钙钛矿太阳能电池收获了23.12%的稳态光电转换效率（PCE），稳定性也大幅改善。这些单接电池作为底部子电池的全钙钛矿叠层太阳能电池成绩斐然，双端（2T）电池最大光电转换效率达28.12%，四端（4T）电池最大光电转换效率达28.81%。 尤为值得关注的是，此方法展现出卓越的普适性，能够广泛应用于带隙分别为1.77eV的宽禁带（WBG）以及1.54eV的常规带隙钙钛矿太阳能电池体系。

总之，ABX₃晶种诱导取向结晶策略为提升钙钛矿光伏器件性能开辟了有效路径，为研发高效、稳定的钙钛矿太阳能电池奠定了重要基础。

文献信息：

Universal in situ oxide-based ABX3-structured seeds for templating halide perovskite growth in All-perovskite tandems

Weiqing Chen, Shun Zhou, Hongsen Cui, Weiwei Meng, Hongling Guan, Guojun Zeng, Yansong Ge, Sengke Cheng, Zixi Yu, Dexin Pu, Lishuai Huang, Jin Zhou, Guoyi Chen, Guang Li, Hongyi Fang, Zhiqiu Yu, Hai Zhou, Guojia Fang & Weijun Ke

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57195-w#Sec2