【复材资讯】他，六院教授，再发Science！

由超小氯离子引起的晶格协同收缩，促进了一种稳定的宽带间隙钙钛矿材料的形成，可用于连接太阳能电池。由于离子体积小，一般不利于钙钛矿相的形成，但本研究通过引入氯离子诱导应变，可以抑制与钙钛矿中离子的相分离，最终形成一个稳定相，具有1.67电子伏特宽带间隙。钙钛矿太阳能电池完成1.30伏的开路电压，达到93.5%的辐射极限。——Phil Szuromi

选题背景

此前的研究发现，A位阳离子在钙钛矿结构中的混合有助于提高宽带间隙（WBG）钙钛矿物的光伏性能，（Rb）非钙钛矿相通常是由阳离子混合而成。

在此，瑞士洛桑联邦理工学院第六学院教授Michael Grä教授tzel，Lukas 南京航空航天大学宣益民教授与Pfeifer教授合作，在Science期刊上发表了题为“Strain-induced rubidium incorporation into wide-bandgap perovskites reduces photovoltage loss"最新论文。该团队报告了一种应变调控策略，可以将Rb离子锁定在三卤化WBG钙钛矿晶格中。α观察，从而抑制其转化为富Rb-非钙钛矿相。该团队报告了一种应变调控策略，可以将Rb离子锁定在三卤化WBG钙钛矿晶格中。α注意，从而抑制其转化为富Rb-非钙钛矿相。这一过程与氯离子的容纳协同作用，促进了卤素在整个膜体积中的均匀分布。

在一个太阳光照度下，1.67电子伏特宽带间隙钙钛矿的光致发光量子效率超过14%，相应的准费米能级分裂约为1.34电子伏特。WBG钙钛矿太阳能电池具有1.30伏的开路电压，占辐射极限的93.5%，代表了WBG钙钛矿相对于理论极限观察到的最低光电压损失。

研究亮点

(1)试验首次通过应变工程将超小型？（Rb）三卤化宽带间隙平稳引入离子（WBG）钙钛矿的α看中了，避免了它形成非钙钛矿Rb-聚集相，成功合成了1.67eV宽带间隙钙钛矿薄膜。

(2)通过合作引入氯离子和应变控制策略，试验促进了钙钛矿膜中卤素分布的均匀化，从源头上提高了薄膜质量，抑制了相分离现象，提高了晶体质量和材料稳定性。

(3)钙钛矿薄膜在1倍太阳光下显示出14%以上的光致发光量子效率，相应的准费米能级分裂达到1.34eV，说明材料具有极低的非辐射复合消耗。

(4)基于上述材料的WBG钙钛矿太阳能电池完成了1.30V的开路电压，达到了93.5%的辐射极限，创造了目前WBG钙钛矿器件中光电压损失最低的记录，为高效串联电池的进一步发展奠定了重要保障。

图文解读

图1：三卤化物WBG 功率转换性能PSC。

图2：钙钛矿膜的光谱和形态特征。

图3：深层曲线构成钙钛矿膜。

图4：钙钛矿结构表征夹杂。

结论展望

传统上，超小型离子的引入往往会导致非钙钛矿相的形成，限制其在宽带间隙钙钛矿中的应用。在这项工作中，我们巧妙地利用氯离子引起的晶格协同收缩应变，将离子有效锁定在钙钛矿晶格中。α看中了，打破了尺寸不匹配带来的结构限制。这种策略不仅抑制了相分离，还促进了卤素成分的均匀分布，显著提高了材料的光电性能和稳定性。

从科学的角度来看，该研究提供了一个新的视角来理解离子夹杂和晶格结构之间的藕合机制，同时也展示了通过应力控制实现非常规离子稳定夹杂的可行性。这种“应变协助离子稳定”机制有望推广到其他钙钛矿体系或多样化材料平台，为开发高性能、多功能的新型光电材料提供了理论基础和技术路径。

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