12月19日，知名期刊《Advanced Science》在线发表了我院关于混合卤素钙钛矿光照稳定性研究的重要进展，论文题为“Beyond the Phase Segregation: Probing the Irreversible Phase Reconstruction of Mixed-Halide Perovskites”。武汉大学物理科学与技术学院李哲博士和华中科技大学国家光电研究中心郑鑫博士为论文共同第一作者，王倜研究员、徐红星院士以及华中科技大学的荣耀光副教授为通讯作者，武汉大学物理科学与技术学院为论文第一署名单位。

有机-无机杂化卤素钙钛矿作为新一代的光电材料，在太阳能电池等领域有着巨大的应用前景。目前，硅基太阳能电池效率已经逼近其理论极限，而国家在近两年提出的碳达峰、碳中和等任务则对太阳能电池效率提出了更高的要求。这便迫使研究人员将研究重心逐步转向效率更高的叠层太阳能电池。为了构筑高效叠层太阳能电池，研究人员需要寻找一种带隙合适且价格低廉的高效光电材料。相较硅基材料而言，钙钛矿材料的巨大优势之一便是其可通过调节卤族元素比例连续调节材料带隙。如果进一步考虑到成本等影响，混合卤素钙钛矿几乎是未来商用叠层高效太阳能电池的不二之选。然而，混合卤素钙钛矿面临着稳定性问题难以解决的巨大挑战，其相关机理的探索也处于较为初步的阶段。

图：混合卤素钙钛矿在汞灯照射下的荧光成像变化

在该工作中，研究人员首先制备了不同卤素比例的有机-无机杂化钙钛矿样品并进行了吸收谱、荧光光谱等基础测试确认了材料的优良性质。随后，通过汞灯照射下的原位荧光成像测试，研究人员发现该类钙钛矿样品在光照下会随着时间推移发生多个相变过程，并最终转变为宽带隙的纯溴相。进一步的TOF-SIMS，XRD等结果表明，该相重构过程伴随着碘元素的氧化逃逸过程和铅离子的还原过程。为了理解这一系列现象，研究人员提出了光照下卤族离子迁移后电荷在窄带隙相处积累并诱导其分解的理论模型。基于该模型，后续的混合卤素钙钛矿材料的稳定性优化可以从抑制离子迁移和避免电荷过度聚集两个方面入手。

该工作通过原位观测混合卤素钙钛矿的荧光变化，系统的研究了该类材料在光照下的稳定性问题，对后续器件的优化具有重要的指导意义。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委等基金资助。

 文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103948