高压新结构将材料体光伏效率提高500倍

体光伏效应（BPVE）可利用非中心对称晶体自身的结构产生光电输出，无需构建传统光伏器件中的p-n结，在新型光伏和自驱动光电器件等领域具有重要应用前景。二维有机-无机杂化钙钛矿铁电体兼具良好的半导体光电性质和高度可调的晶体结构，是研究和调控BPVE的重要材料体系。然而，其体光伏性能距离实际应用需求仍有极大差距，一个关键问题在于有机-无机相互作用、结构极化与体光伏输出之间的微观联系尚缺乏清晰认识，这限制了体光伏效率的提升。

AI制图 近日，北京高压科学研究中心（HPSTAR）吕旭杰团队联合中国科学院福建物质结构研究所罗军华、孙志华团队等，在二维有机-无机杂化钙钛矿中，通过高压增强氢键相互作用，实现了短路电流与开路电压同步提升。相关成果在《先进材料》发表 。 研究人员以一种二维杂化钙钛矿BDA(EA)2Pb3Br10为例，通过压力调控其有机-无机相互作用，实现了短路电流和开路电压的同步提升，在1.5 GPa压力下，材料的体光伏效率提高约500倍。高压原位结构和光谱研究表明，连接有机分子与无机骨架的氢键在压力下增强，促使有机阳离子取向更加有序，并增大无机八面体的畸变。两者协同增强结构极化，促进光生载流子的分离与输运。 该研究得到国家自然科学基金、上海市科学技术委员会、上海市新型极端条件材料重点实验室和国家重点研发计划等项目支持。部分实验得到上海同步辐射光源（SSRF）和综合极端条件实验装置（SECUF）的支持。