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當(dāng)今世界，解決不斷增長(zhǎng)的能源需求與可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，是所有國(guó)家的共同目標(biāo)。目前，全球以“光伏”為代表的綠色可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈已駛?cè)氚l(fā)展快車道。其中，鈣鈦礦光伏被認(rèn)為是未來(lái)最具前景的綠色光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，它不僅更便宜、更輕薄、可變形，同時(shí)成本也更低廉、更環(huán)保，在應(yīng)用范圍上正在孕育顛覆性變革。因而，基于鈣鈦礦光伏材料的各領(lǐng)域研究已經(jīng)成為各國(guó)科學(xué)家追逐的“焦點(diǎn)”。其中，α相FAPbI3鈣鈦礦具有更高的熱穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換能力，帶隙更接近Shockley-Queisser極限，因此α相FAPbI3已成為高效穩(wěn)定鈣鈦礦光伏最有前途的鈣鈦礦材料。然而此類鈣鈦礦光伏材料的研究卻始終存在許多難點(diǎn)，例如對(duì)濕度、熱等環(huán)境因素非常敏感，在空氣中極易發(fā)生相轉(zhuǎn)變致使器件失效，極大地制約了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。


有鑒于此，來(lái)自瑞士、韓國(guó)、瑞典的國(guó)際合作者Jaeki Jeong, Minjin Kim, Jongdeuk Seo, Haizhou Lu（共同第一作者）等開發(fā)了一種陰離子工程技術(shù)，即使用贗鹵化物甲酸離子(HCOO？)來(lái)抑制存在于晶界和鈣鈦礦薄膜表面的陰離子空位缺陷，成功獲得了25.6％器件效率（為已報(bào)道的最高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率），同時(shí)器件具有長(zhǎng)期的運(yùn)行穩(wěn)定性(450小時(shí))，并具有強(qiáng)烈的電致發(fā)光特性，外量子效率超過10％。如圖1所示。


在FAPbI3鈣鈦礦光伏薄膜的成膜及相關(guān)機(jī)理研究中，該國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)通過與蛋白質(zhì)設(shè)施用戶/上海光源的楊迎國(guó)合作，利用多尺度多維度同步輻射譜學(xué)技術(shù)揭示了甲酸離子(HCOO？)穩(wěn)定α相FAPbI3鈣鈦礦的相關(guān)機(jī)制。在相對(duì)濕度約為100％環(huán)境下對(duì)FAPbI3薄膜進(jìn)行同步輻射X射線衍射測(cè)量發(fā)現(xiàn)，參考樣品中存在明顯δ相鈣鈦礦，而在2％Fo-FAPbI3膜中則沒有此相，這證明FAHCOO使FAPbI3的α相更加穩(wěn)定，其中上海光源BL14B1和蛋白設(shè)施BL17B1線站為同步輻射X射線衍射測(cè)試提供了幫助。這些發(fā)現(xiàn)為消除存在于金屬鹵化物鈣鈦礦中的最豐富和有害的晶格缺陷提供了一條直接途徑，為獲得具有高效且長(zhǎng)期穩(wěn)定的光電性能的全溶液光伏制備技術(shù)提供了可能。 

原標(biāo)題：【Nature】鈣鈦礦太陽(yáng)能電池再創(chuàng)效率記錄！