横向脉冲电场介导钙钛矿结晶调控实现高效无添加剂太阳能电池

本研究针对钙钛矿结晶过程中离子迁移调控难题，创新性地引入横向脉冲电场（e-field）技术，实现了MAPbI3薄膜中碘离子（I?）的定向迁移与空位自填充。该无添加剂策略显著改善了晶体取向、降低碘空位缺陷，使钙钛矿太阳能电池效率突破24%，为缺陷自钝化机制提供了新范式。

　　

通过引入横向脉冲电场（transverse pulsed e-field）技术，研究人员开发出一种无添加剂钙钛矿结晶调控新方法。该技术引导钙钛矿组分中离子物种的定向迁移，在MAPbI₃（MA⁺为CH₃NH₃⁺）薄膜中形成碘物种的横向浓度梯度分布。这种分布特征与晶体取向优化、碘损失减少及碘空位（iodide vacancies）抑制密切相关。电场辅助热退火过程促使未锚定的碘离子在薄膜内自由迁移，使游离的I^?离子能够填充空位并钝化未配位的Pb²⁺位点。这种电场驱动的离子迁移与空位自填充机制有效缓解了因碘损失引起的缺陷问题，降低非辐射复合概率，从而显著提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。该策略同样适用于混合A位阳离子和卤化物的钙钛矿体系，最高效率超过24%。研究结果为电场调控缺陷自钝化机制提供了重要见解，对高性能光电器件开发具有指导意义。