近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国科学院光伏与节能材料重点实验室潘旭研究员和田兴友研究员团队与韩国成均馆大学教授Nam-Gyu Park、华北电力大学教授戴松元合作，首次发现阳离子分布不均匀是影响钙钛矿太阳能电池性能的主要原因，并成功制备出“均匀化”钙钛矿太阳能电池，获得26.1%的光电转换效率，认证效率为25.8%。相关研究成果日前“加速”在线发表在《自然》上。
值得提及的是，该论文成果从正式接收到见刊仅用了一周多时间。该研究为进一步提升高效、稳定的钙钛矿太阳能电池性能提供了明确的方，对推动其走向商业化发展具有重要意义。太阳能电池领域“新秀”太阳能是地球上生命最主要的能量来源。它取之不尽，与煤、石油这些传统能源相比，更加清洁环保。科研人员发明了太阳能发电技术，将光能转化为电能，用于生产生活需求。而钙钛矿太阳能电池正属于太阳能电池领域里的一位“新秀”。
钙钛矿太阳能电池效率提升是前所未有的。钙钛矿太阳能电池制作工艺简单，成本低。在常温下，将几种化学物质混合在溶液中，再像“刷墙”一样将溶液“刷”在衬底上，就可得到钙钛矿薄膜。最后加上电子传输层、金属电极等功能层，一块钙钛矿太阳能电池就制作完成。然而，如此“完美”的钙钛矿太阳能电池仍然存在一些问题。
比如，稳定性差，目前户外使用寿命仅有2至3年，光电转换效率提升速度明显放缓，这些都是制约钙钛矿太阳能电池产业化发展的核心问题，也是科研人员攻克的难点所在。此次工作中，潘旭等人首次发现钙钛矿薄膜内的阳离子在垂直方向上分布不均匀，提出“均匀化”阳离子相分布策略，并成功制备出高效钙钛矿太阳能电池，获得26.1%的光电转换效率，连续光照稳定性测试达到2500个小时。
最终，他们设计出一种添加剂，将不同阳离子的结晶速率同步起来，让它们均匀排列，促进电荷的传输。这一结果表明，通过均匀化钙钛矿阳离子垂直方向的分布可以获得优异的电池性能，开辟了提升电池器件稳定性的新途径，有望打破钙钛矿太阳能电池的效率瓶颈。