徐红星/王倜/柯维俊锡铅太阳能电池相重构研究取得新进展

新闻网讯（通讯员物轩）近日，Nature Communications（《自然·通讯》）在线发表了物理科学与技术学院关于锡铅钙钛矿光照下相重构过程研究的重要进展，论文题为“Unveiling the nexus between irradiation and phase reconstruction in tin-lead perovskite solar cells” 《揭示锡铅钙钛矿太阳能电池辐照和相重构之间的关系》。武汉大学物理科学与技术学院博士研究生李文博、博士后李哲和博士研究生周顺为论文共同第一作者，柯维俊教授、王倜研究员和徐红星院士为通讯作者，武汉大学物理科学与技术学院为论文第一署名单位。

锡铅钙钛矿为全钙钛矿叠层太阳能电池中的窄带隙子电池提供了合适的带隙，从根本上提高了功率转换效率。然而，环境空气中的光诱导降解是阻碍这些电池长期运行稳定性的主要问题之一。相对于单金属元素的钙钛矿材料，合金型的锡铅钙钛矿的降解过程会存在显著差异。因此，深入研究锡铅钙钛矿在光照和环境空气条件下的降解机制至关重要。这一认识对于提高全钙钛矿叠层太阳能电池的稳定性具有基础意义，这仍然是其未来商业化和实际应用的一个重大挑战。

在这项工作中, 利用原位光致发光光谱鉴定并监测了锡铅钙钛矿在辐照下的相重建过程。这一过程是由O2分子与光激发电子反应产生的超氧化物驱动的，通过锡铅钙钛矿薄膜表面的Sn2+氧化形成空位。当Sn2+空位的形成伴随着三碘离子的产生时，在空位处同时产生富Pb区。这些富Pb区域促进了在辐照下从黄相钙钛矿中随机生成黑相钙钛矿，并过渡到不同的钙钛矿阶段。此外，由于超氧根离子的进入，空气老化膜在空气中辐射时仍保留了FAPbI3的黑色相。这些过程是混合锡铅钙钛矿降解过程中特有的现象，而在纯铅或纯锡基钙钛矿中没有观察到。该研究系统地监测了在环境空气中辐照下相重建的锡铅钙钛矿的结构和组成演化，并为其对全钙钛矿叠层电池的长期稳定性的影响提供了必要的见解。

该研究工作得到了国家重点研发计划项目和武汉大学科研公共服务条件平台的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-55814-0

（编辑：肖珊）

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