近日，佛山仙湖实验室双聘研究员李蔚最近在Cell Press细胞出版社旗下期刊《Joule》上发表了一篇题为“Organic-inorganic hybrid nature enables efficient and stable CsPbI₃-based perovskite solar cells”的研究论文。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.10.019。

目前的研究往往认为有机组分极大的限制了有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的稳定性。然而，李蔚研究员等人通过超低剂量透射电子显微技术在国际上首次证实了DMAI辅助法制备的无机“四方相CsPbI₃”实际上是四方相(DMA, Cs)PbI₃。此外，李蔚研究员等人发现延长电子束的曝光时间会导致β-(DMA, Cs)PbI₃中的DMA⁺挥发，使得钙钛矿结构由β-(DMA, Cs)PbI₃相转变为γ-CsPbI₃。基于此，大有机阳离子DMA⁺掺入正交相CsPbI₃晶格是稳定四方相(DMA, Cs)PbI₃的关键。由于钙钛矿结构稳定性的改善抑制了光惰性相的形成，使得钙钛矿薄膜载流子寿命得到提升，并缓解了器件的迟滞效应，进而提升了器件性能。因此，四方相(DMA, Cs)PbI₃所制备的器件性能达到最佳，实现了19.76%的光电转化效率。

文章表明，全无机结构不能保证比有机-无机杂化钙钛矿更好的稳定性。通过掺入少量有机阳离子有利于改善钙钛矿的结构对称性，进而提高钙钛矿太阳能电池性能和稳定性。该研究为深入理解金属卤化物钙钛矿光电器件中钙钛矿结构和性能的关系提供了重要指导意义。

图1 (a)CsPbI₃基薄膜制备过程中晶体结构的演变图。(b)钙钛矿太阳能电池的J-V曲线图。(c) 在空气中，经封装处理后不同结构的CsPbI₃基钙钛矿太阳能电池在最大功率点跟踪模式且连续LED（100 mW/cm²）照明下的运行稳定性测试。