【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，Nature Communications(《自然·通訊》)在線發(fā)表了物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院關(guān)于錫鉛鈣鈦礦光照下相重構(gòu)過程研究的重要進(jìn)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(yáng)能電池輻照和相重構(gòu)之間的關(guān)系》。武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)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(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院為論文第一署名單位。
 

　　錫鉛鈣鈦礦為全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)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(zhuǎn)換效率。然而，環(huán)境空氣中的光誘導(dǎo)降解是阻礙這些電池長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性的主要問題之一。相對(duì)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(huì)存在顯著差異。因此，深入研究錫鉛鈣鈦礦在光照和環(huán)境空氣條件下的降解機(jī)制至關(guān)重要。這一認(rèn)識(shí)對(duì)于提高全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性具有基礎(chǔ)意義，這仍然是其未來(lái)商業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
 

　　在這項(xiàng)工作中, 利用原位光致發(fā)光光譜鑒定并監(jiān)測(cè)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(fā)電子反應(yīng)產(chǎn)生的超氧化物驅(qū)動(dòng)的，通過錫鉛鈣鈦礦薄膜表面的Sn2+氧化形成空位。當(dāng)Sn2+空位的形成伴隨著三碘離子的產(chǎn)生時(shí)，在空位處同時(shí)產(chǎn)生富Pb區(qū)。這些富Pb區(qū)域促進(jìn)了在輻照下從黃相鈣鈦礦中隨機(jī)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(jìn)入，空氣老化膜在空氣中輻射時(shí)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(xiàn)象，而在純鉛或純錫基鈣鈦礦中沒有觀察到。該研究系統(tǒng)地監(jiān)測(cè)了在環(huán)境空氣中輻照下相重建的錫鉛鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和組成演化，并為其對(duì)全鈣鈦礦疊層電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響提供了必要的見解。
 

　　該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺(tái)的支持。