近日，應(yīng)用力學(xué)研究所陳偉球教授課題組在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電遲滯機(jī)理研究方面獲得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Nanoscale insights into photovoltaic hysteresis in triple-cation mixed-halide perovskite: resolving the role of polarization and ionic migration”（三元陽(yáng)離子混合鹵化物鈣鈦礦光伏遲滯的納米尺度研究：解析極化和離子遷移的作用）為題發(fā)表在材料科學(xué)知名期刊Advanced Materials《先進(jìn)材料》（Adv. Mater. 2019, 1902870，IF=25.809）。
新型鈣鈦礦有機(jī)金屬鹵化物太陽(yáng)能電池具有成本低、能耗小、柔韌可塑和轉(zhuǎn)換效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，近十年來(lái)在全球范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。盡管如此，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料在測(cè)試和應(yīng)用中表現(xiàn)出復(fù)雜的耦合效應(yīng)，其背后的物理機(jī)制亟待研究，其中一個(gè)代表性問(wèn)題就是伏安測(cè)試中普遍存在的電滯現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，已有研究證實(shí)在非極性或者極性較弱的鈣鈦礦材料中離子運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致遲滯的主要原因，但可能的極性對(duì)光電遲滯的影響機(jī)理尚不清晰。
基于此，陳偉球老師團(tuán)隊(duì)與美國(guó)華盛頓大學(xué)、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、石家莊鐵道大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)三元陽(yáng)離子混合鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料展開(kāi)研究，利用原子力顯微鏡對(duì)其壓電響應(yīng)和光電性能進(jìn)行納米尺度表征，發(fā)現(xiàn)明顯光致極化增強(qiáng)效應(yīng)，而離子運(yùn)動(dòng)并無(wú)顯著改變。光電流顯微技術(shù)結(jié)合主成分分析法顯示材料在局域尺度沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯光伏遲滯現(xiàn)象，并得到宏觀器件層面的數(shù)據(jù)證實(shí)。該工作直接證明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中極性的存在并不會(huì)導(dǎo)致遲滯的產(chǎn)生，為利用極性分離光生載流子的可行性提供有力支持。
論文共同第一作者為陳偉球老師博士生夏國(guó)展、美國(guó)華盛頓大學(xué)博士生黃博遠(yuǎn)和石家莊鐵道大學(xué)碩士生張穎，該工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和深圳孔雀計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
光電掃描探針顯微技術(shù)示意圖（左圖）、局域光致極化增強(qiáng)（中圖）、光照前后單點(diǎn)一階、二階壓電響應(yīng)對(duì)比（右圖）
