有机无机杂化钙钛矿材料具有可调的光学带隙、高光吸收系数、低激子解离能等优异光电特性，近年来在光伏领域得到广泛的应用研究，但稳定性一直是制约该技术商业化发展的首要因素。由于钙钛矿材料具有软晶格和高离子扩散率特性，其内部离子的移动、扩散、氧化还原等过程相互影响，使器件降解机制极其复杂。因此，准确探究电池的降解机理对解决其不稳定性问题尤为重要。

针对这一关键问题，该研究团队通过实验和理论相结合的方法，验证了钙钛矿器件的异质界面处存在卤化物扩散平衡现象。基于菲克第二定律建立了离子扩散模型，描述了器件老化过程中的离子扩散动力学，解释了实验观察到的卤化物分布现象。研究发现，器件的光电转换效率与卤化物扩散平衡之间存在较强的联系，扩散的卤化物可以对传输层进行化学掺杂，并将其电导率提高近100倍；同时形成非化学计量的钙钛矿表面，导致太阳能电池光伏效率的初始增强和长期损失。研究人员进一步开发了一种预掺杂策略，在初始器件中达到卤化物扩散平衡，从而抑制进一步的卤化物扩散，并提高钙钛矿器件的操作稳定性。结果表明，所研制的钙钛矿器件光电转换效率可达23.13%，且在连续光照600 h下保持稳定的功率输出。该工作为原子尺度理解钙钛矿太阳能电池的老化降解过程、获得高效稳定的钙钛矿光电器件开辟了新途径。

华东理工大学为该论文的唯一通讯单位，第一作者为材料学院研究生李庆，通讯作者为侯宇教授和杨双教授。该研究工作还得到了杨化桂教授的悉心指导，以及国家“万人计划”青年拔尖人才项目、国家优秀青年科学基金项目等资金的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202202982

参考资料：https://clxy.ecust.edu.cn/2022/1025/c13595a149550/page.htm