武大徐紅星&王倜&柯維俊Nat. Commun.：揭示錫鉛鈣鈦礦太陽能電池中光照與相重構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)

錫鉛鈣鈦礦憑借其理想的帶隙特性，成為了全鈣鈦礦疊層太陽能電池中窄帶隙鈣鈦礦的理想選擇，顯著提升了光電轉(zhuǎn)換效率。然而，環(huán)境空氣中的光誘導(dǎo)降解問題一直是制約這些器件長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。為了深入理解這一過程，本研究聚焦于錫鉛鈣鈦礦在輻照條件下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性表現(xiàn)，并意外地觀察到了一個(gè)不可逆的相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。

由武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的徐紅星教授、王倜教授和柯維俊教授共同領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)，利用原位光致發(fā)光光譜技術(shù)對(duì)這一重構(gòu)過程進(jìn)行了細(xì)致監(jiān)測(cè)。他們發(fā)現(xiàn)，該過程涉及氧氣與光激發(fā)電子的反應(yīng)，生成了超氧離子。這些超氧離子與錫鉛鈣鈦礦薄膜表面的Sn2?離子反應(yīng)，導(dǎo)致其氧化并形成空位。同時(shí)，三碘離子的生成與空位的形成共同作用，在空位處聚集形成了富鉛區(qū)域。在持續(xù)的輻照下，這些富鉛區(qū)域促使原本的黃相鈣鈦礦（如甲脒鉛碘）隨機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)楹谙噔}鈦礦（FAPbI3的不同相態(tài)）。

本研究不僅揭示了錫鉛鈣鈦礦在降解過程中的相重構(gòu)現(xiàn)象，還為超氧離子引發(fā)的降解機(jī)制提供了寶貴見解。鑒于所揭示的氧化還原化學(xué)的基本性質(zhì)，我們認(rèn)識(shí)到這些降解過程雖然無法完全避免，但可以通過合理的策略在功能上得到緩解。這項(xiàng)工作不僅為鈣鈦礦材料的相重構(gòu)機(jī)制提供了重要認(rèn)識(shí)，而且為進(jìn)一步提升窄帶隙錫鉛鈣鈦礦及疊層太陽能電池的穩(wěn)定性提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和潛在的解決方案。

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