【儀表網 研發快訊】近日，Nature Communications(《自然·通訊》)在線發表了物理科學與技術學院關于錫鉛鈣鈦礦光照下相重構過程研究的重要進展，論文題為“Unveiling the nexus between irradiation and phase reconstruction in tin-lead perovskite solar cells” 《揭示錫鉛鈣鈦礦太陽能電池輻照和相重構之間的關系》。武漢大學物理科學與技術學院博士研究生李文博、博士后李哲和博士研究生周順為論文共同第一作者，柯維俊教授、王倜研究員和徐紅星院士為通訊作者，武漢大學物理科學與技術學院為論文第一署名單位。
錫鉛鈣鈦礦為全鈣鈦礦疊層太陽能電池中的窄帶隙子電池提供了合適的帶隙，從根本上提高了功率轉換效率。然而，環境空氣中的光誘導降解是阻礙這些電池長期運行穩定性的主要問題之一。相對于單金屬元素的鈣鈦礦材料，合金型的錫鉛鈣鈦礦的降解過程會存在顯著差異。因此，深入研究錫鉛鈣鈦礦在光照和環境空氣條件下的降解機制至關重要。這一認識對于提高全鈣鈦礦疊層太陽能電池的穩定性具有基礎意義，這仍然是其未來商業化和實際應用的一個重大挑戰。
在這項工作中, 利用原位光致發光光譜鑒定并監測了錫鉛鈣鈦礦在輻照下的相重建過程。這一過程是由O2分子與光激發電子反應產生的超氧化物驅動的，通過錫鉛鈣鈦礦薄膜表面的Sn2+氧化形成空位。當Sn2+空位的形成伴隨著三碘離子的產生時，在空位處同時產生富Pb區。這些富Pb區域促進了在輻照下從黃相鈣鈦礦中隨機生成黑相鈣鈦礦，并過渡到不同的鈣鈦礦階段。此外，由于超氧根離子的進入，空氣老化膜在空氣中輻射時仍保留了FAPbI3的黑色相。這些過程是混合錫鉛鈣鈦礦降解過程中特有的現象，而在純鉛或純錫基鈣鈦礦中沒有觀察到。該研究系統地監測了在環境空氣中輻照下相重建的錫鉛鈣鈦礦的結構和組成演化，并為其對全鈣鈦礦疊層電池的長期穩定性的影響提供了必要的見解。
該研究工作得到了國家重點研發計劃項目和武漢大學科研公共服務條件平臺的支持。
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