近日，應用力學研究所陳偉球教授課題組在鈣鈦礦太陽能電池光電遲滯機理研究方面獲得新進展，相關研究成果以“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）為題發表在材料科學知名期刊Advanced Materials《先進材料》（Adv. Mater. 2019, 1902870，IF=25.809）。
新型鈣鈦礦有機金屬鹵化物太陽能電池具有成本低、能耗小、柔韌可塑和轉換效率高等諸多優點，近十年來在全球范圍內受到廣泛關注。盡管如此，鈣鈦礦太陽能電池材料在測試和應用中表現出復雜的耦合效應，其背后的物理機制亟待研究，其中一個代表性問題就是伏安測試中普遍存在的電滯現象。針對這一問題，已有研究證實在非極性或者極性較弱的鈣鈦礦材料中離子運動是導致遲滯的主要原因，但可能的極性對光電遲滯的影響機理尚不清晰。
基于此，陳偉球老師團隊與美國華盛頓大學、中科院深圳先進技術研究院、石家莊鐵道大學聯合研究團隊針對三元陽離子混合鹵化物鈣鈦礦太陽能電池材料展開研究，利用原子力顯微鏡對其壓電響應和光電性能進行納米尺度表征，發現明顯光致極化增強效應，而離子運動并無顯著改變。光電流顯微技術結合主成分分析法顯示材料在局域尺度沒有發現明顯光伏遲滯現象，并得到宏觀器件層面的數據證實。該工作直接證明鈣鈦礦太陽能電池中極性的存在并不會導致遲滯的產生，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展、美國華盛頓大學博士生黃博遠和石家莊鐵道大學碩士生張穎，該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和深圳孔雀計劃等項目的支持。
光電掃描探針顯微技術示意圖（左圖）、局域光致極化增強（中圖）、光照前后單點一階、二階壓電響應對比（右圖）
