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反式鈣鈦礦太陽能電池已在單結電池中實現了超過26%的光電轉換效率。兩步連續沉積工藝是其制備方法之一，具有易于控制鈣鈦礦的結晶速度、克服溶劑不相容性和重復性良好等優勢。

然而，在反式結構鈣鈦礦太陽能電池制備過程中，采用兩步連續沉積工藝制備的效率遠低于一步沉積工藝。這是因為碘化鉛與有機鹽之間的不完全反應，導致多種雜質相的生成，嚴重影響了器件的光伏性能。

為此，研究人員提出了一種離子交換策略，以調控鈣鈦礦的成膜過程。這種策略可以促進有機鹽向蒸鍍碘化鉛底部擴散，充分反應后有利于得到高質量的純相鈣鈦礦薄膜。通過離子交換策略，基于蒸鍍-旋涂工藝制備的反式鈣鈦礦太陽能電池實現了24.43%的光電轉換效率，基于蒸鍍-刮涂工藝制備的器件則實現了22.22%的光電轉換效率。相應電池在儲存3672小時和運行682小時后分別保持了98%和95%的初始效率，表現出優異的穩定性，為使用蒸鍍-溶液工藝制備高純相鈣鈦礦薄膜提供了新思路。

研究人員通過離子交換策略促進有機鹽和蒸鍍碘化鉛充分反應，成功制備了可共形的純相均質鈣鈦礦薄膜，最終研發出高效穩定的反式鈣鈦礦太陽能電池。該研究為大面積鈣鈦礦太陽能電池、絨面硅-鈣鈦礦太陽能疊層電池和柔性鈣鈦礦太陽能電池的未來發展和實際應用提供了理論和實驗指導。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1039/D4EE02718C