國家納米中心在應力松弛影響二維鈣鈦礦性質方面獲進展

　　近日，中國科學院國家納米科學中心周惠瓊課題組在應力緩釋調節準二維鈣鈦礦性質領域取得重要進展。相關研究成果以Impact of Strain Relaxation on 2D Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells 為題，在線發表在《德國應用化學》上。 

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

　　相比于傳統的三維鈣鈦礦，疏水的間隔陽離子的引入使準二維鈣鈦礦在穩定性方面有所提升，但未能令人滿意。殘余應力與鈣鈦礦的晶體學性質密切相關，進而顯著的影響鈣鈦礦的光電性質及穩定性?？蒲袌F隊將基于XRD和AFM的殘余應力分析引入基于不同間隔陽離子的準二維鈣鈦礦體系，并探究了間隔陽離子性質對整體薄膜殘余應力的影響。研究發現，在基于苯乙基銨的準二維鈣鈦礦薄膜中存在嚴重的面外方向的拉伸應力，導致較差的薄膜結晶質量以及在多種外界應力下較差的穩定性。通過引入混合間隔陽離子，相應的準二維鈣鈦礦薄膜在面外方向的拉伸應力被釋放。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，相應的晶格常數減小，佐證了拉伸應力的釋放。得益于此，鈣鈦礦薄膜的結晶質量以及載流子性質均表現出明顯的提升，進而獲得了優化的效率以及在最大功率點追蹤、85℃持續加熱、85%濕度以及85℃~ -40℃溫度循環測試中優良的穩定性。該研究揭示了間隔陽離子對準二維鈣鈦礦薄膜殘余應力的影響，進而影響相應器件在多種工作環境中的穩定性，證明了應力調控對鈣鈦礦本征穩定性的重要作用，從而為進一步提升鈣鈦礦基光伏器件穩定性提供了可行的新策略。 

　　研究工作得到國家自然科學基金、中科院科研儀器設備研制項目及中學院戰略性先導科技專項的支持。 

間隔陽離子調節的應力緩釋影響準二維鈣鈦礦性質