黄劲松Nat. Energy:*温下甲脒-铯金属卤化物PSCs中阳离子偏析与挥发损失的解耦研究

2026-03-27

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甲脒-铯基碘化铅钙钛矿(FAₓCs₁₋ₓPbI₃,0 < x < 1)因其优异的稳定性,成为推动钙钛矿太阳能电池商业化的核心体系。然而,该类钙钛矿在热与光照协同胁迫下的稳定性上限仍缺乏深入研究。针对这一核心问题,北卡罗来纳大学黄劲松等人开展系统性实验研究,通过精准实验与机理分析,揭示其温度依赖性降解规律,并提出针对性的稳定性提升策略。


该研究团队通过对数百个p–i–n结构器件进行阿伦尼乌斯分析,明确阐明了两种截然不同的降解机制:106 ℃以下以阳离子偏析为主,106 ℃以上则以甲脒碘化物(FAI)流失主导钙钛矿分解。


为提升器件稳定性,该团队提出双重调控策略:引入致密氧化锡(SnO₂)层可有效抑制FAI流失,使器件在106 ℃以上仍维持阳离子偏析主导的降解模式;同时,在钙钛矿前驱体中添加微量CsI₃,可显著提升薄膜中阳离子分布均匀性,进一步优化器件稳定性。


实验结果显示,经优化后的器件,在85 ℃、1倍标准太阳光持续照射(含1.0%紫外光)条件下,T90寿命(效率衰减至初始值90%的时间)大幅延长至约2700小时;若假设降解路径不变,外推至45 ℃工况下,T90寿命可超过50年,表现出优异的长期稳定性。


综上,北卡罗来纳大学黄劲松等人的研究,清晰阐明了甲脒-铯基钙钛矿的温度依赖性降解机制,所提出的双重调控策略切实可行,不仅解决了该类钙钛矿的稳定性瓶颈,更为其商业化应用奠定了重要的理论与实践基础,具有重要的学术与应用价值。


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文献信息

Decoupling cation segregation and volatile loss in formamidinium–caesium metal halide perovskite solar cells under high-temperature operating conditions


Mengru Wang, Chengbin Fei, Haoliang Wang, He Liu, Bo Zhang, Hangyu Gu, Huanxin Guo, Mingze Li, Xiaoqiang Shi & Jinsong Huang


https://www.nature.com/articles/s41560-026-02011-y

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