在推动可再生能源发电发展方面取得了重大进展，香港科技大学的工程学院在钙钛矿太阳能电池（PSC）的纳米级特性研究中处于领先地位。该倡议导致了更高效和耐用电池的发展，旨在大幅降低成本并扩大应用，从而将科学研究与商业社区的需求联系起来。
相比传统的硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池有可能实现更高的电力转换效率，并利用更低成本的材料和更可持续的制造工艺。因此，钙钛矿太阳能电池已成为能源和可持续性研究的前沿领域。然而，钙钛矿太阳能电池在光照、湿度和热机械应力下的长期稳定性仍然是商业化的主要障碍。导致不稳定性的一个关键因素是钙钛矿薄膜中阳离子的非均匀分布，这会导致不利的相变，逐渐降解设备。
由香港科技大学化学与生物工程系副教授及能源研究所副主任周园园教授领导的研究团队发现，钙钛矿颗粒的三重交界处的纳米级槽孔作为几何陷阱，捕获阳离子并减缓它们向均匀化的扩散。研究小组采用了一种被称为丁基铵乙酸盐的合理化化学添加剂方法，成功地将这些纳米槽的深度减少了三倍。所得的阳离子均匀化的钙钛矿太阳能电池显示出接近26%的效率改进。更重要的是，这些器件在各种标准化测试协议下表现出优越的稳定性。
本研究的主要通讯作者周教授表示：“大多数现有研究集中在微观或宏观层面来改善钙钛矿太阳能电池。然而，我们团队深入研究了这些钙钛矿太阳能电池的纳米级细节。我们使用了一种先进的表征技术，称为阴极光致发光成像，来检验这些纳米槽与阳离子分布之间的关系。这一基础方法指导我们工程化这些纳米槽，以均匀化阳离子分布并改善电池性能。”
香港科技大学的博士后研究员郝明伟博士，作为该工作的第一作者补充道：“钙钛矿是一种软晶格材料。在我们的实验中，我们发现钙钛矿薄膜中有显著的结构特征，与传统材料相当不同。我们正在全力阐明相关机制，以促进钙钛矿太阳能电池的商业可行性，推动可再生能源市场的发展，成为这一潜在游戏改变者的推动力量。”
来自田纳西大学诺克斯维尔分校的马赫希德·艾哈迈迪教授是本工作的共同通讯作者。其他合作者来自耶鲁大学、橡树岭国家实验室、延世大学和香港浸会大学。
