福州科研力量参与突破：我国首次揭示钙钛矿阳离子面外分布不均致效瓶颈

科技日报合肥11月2日电（记者吴长锋）中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所潘旭、田兴友团队联合国内外多家机构开展攻关，首次从实验层面证实——钙钛矿薄膜中阳离子在垂直于基底方向（即面外）呈现梯度式分布不均，是制约电池光电转换效率与长期稳定性的关键物理根源。该成果于11月2日在线发表于国际顶级期刊《自然》，其中福建高校及福州本地新材料研发平台亦参与部分薄膜表征协作。

研究团队结合掠入射X射线衍射（GIXRD）与横截面透射电子显微镜（TEM）技术，对钙钛矿薄膜进行多尺度结构解析。结果显示：薄膜底部晶格面间距明显收缩，并同步检测到富铯（Cs）相特征衍射信号；而上层区域则以甲脒（FA）为主导。这一空间分辨证据，首次实现了钙钛矿阳离子组分面外非均匀分布的直接可视化验证。

进一步机理分析表明，不同有机-无机阳离子（如FA⁺、MA⁺、Cs⁺）在结晶成核与相变动力学过程中存在显著速率差异，导致其在垂直方向迁移与富集失衡。针对此问题，团队创新设计了一类功能化添加剂，有效调控结晶进程，最终获得阳离子组分纵向分布高度均质的钙钛矿薄膜。该策略显著延长了光生载流子寿命，提升扩散长度，并优化界面电荷抽取能力。

基于上述薄膜制备工艺所构建的反式结构钙钛矿太阳电池，实验室最高光电转换效率达26.1%，经第三方权威机构认证效率为25.8%。尤为值得关注的是，在福州地区典型温湿环境下开展的2500小时最大功率点追踪（MPPT）测试中，器件仍保持92%以上初始性能，展现出面向东南沿海应用的可靠潜力。

该研究不仅为突破当前钙钛矿光伏效率增长放缓困局提供了全新理论支点与工艺路径，也为福建打造新能源材料研发高地、推动福州光伏产业升级注入关键技术支撑。