钙钛矿光伏材料相态互稳新策略：CsPbI3覆盖层实现27.17%认证效率

为解决有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）中甲脒铅三碘（FAPbI3）黑相不稳定的核心问题，研究人员创新性地采用共蒸镀CsPbI3覆盖层策略。通过晶格匹配诱导立方相CsPbI3自发形成，实现与底层FAPbI3的相互相态稳定，结合铵盐界面修饰抑制离子扩散。最终获得27.17%认证效率（0.0816 cm2）和2352小时T90寿命，为高性能钙钛矿光伏器件提供了新范式。

　　

在光伏技术快速发展的今天，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其卓越的光电转换性能成为研究热点。其中，甲脒铅三碘（FAPbI₃）因其理想带隙和热稳定性被视为最有前景的光吸收材料。然而，FAPbI₃的"黑相"在室温下处于亚稳态，易转变为非光活性的"黄相"，这一相变问题严重制约了器件的性能和寿命。更棘手的是，传统铵盐表面处理虽能提升效率，却会引发离子扩散和界面降解等新问题。如何在不牺牲稳定性的前提下突破效率瓶颈，成为该领域亟待解决的科学难题。

针对这一挑战，国内某研究机构的研究团队提出了一种创新的相态互稳策略。他们通过在FAPbI₃表面构建铯铅碘（CsPbI₃）覆盖层，结合氟苯乙铵碘（F-PEAI）界面修饰，成功实现了27.17%的认证效率（0.0816 cm²）和2352小时的T₉₀使用寿命。这项突破性成果发表在《eScience》上，为钙钛矿光伏器件的商业化应用提供了重要技术路径。

研究人员主要采用三项关键技术：真空共蒸镀法构建FAPbI₃/CsPbI₃双层结构，通过掠入射X射线散射（GIWAXS）和原子力红外显微镜（AFM-IR）表征相态演变，结合瞬态吸收光谱（TA）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）分析界面离子扩散行为。

2.1 双层钙钛矿结构的制备
通过精确控制共蒸镀工艺，在FAPbI₃表面生长出5nm厚的CsPbI₃覆盖层。X射线光电子能谱（XPS）深度剖析证实该厚度可实现完全覆盖，AFM-IR显示CsPbI₃有效阻隔了甲脒离子（FA⁺）的表面迁移。

2.2 相态互稳机制
理论计算揭示立方相CsPbI₃与FAPbI₃的界面能仅14 meV/?²，远低于非钙钛矿相的26 meV/?²。分子动力学模拟显示CsPbI₃覆盖使FAPbI₃表面结构偏差降低85%，XRD证实双层结构在85°C老化1500小时后仍保持稳定。

2.3 界面稳定性效应
与传统3D/2D结构不同，CsPbI₃层有效阻断了F-PEA⁺的纵向扩散。角分辨XPS显示处理后的样品中氟元素仅存在于表面45秒刻蚀深度内，TOF-SIMS证实离子扩散系数降低两个数量级。

2.4 光伏性能
优化后的器件在1cm²面积上实现24.88%认证效率，稳态功率输出（SPO）达26.62%。超快光谱分析表明载流子寿命延长至0.81μs，导电原子力显微镜（c-AFM）显示电流传输效率提升3倍。

这项研究开创性地提出了"无机-有机钙钛矿互稳"新机制，通过精确控制界面化学解决了相态稳定与离子扩散的兼容性难题。不仅刷新了p-i-n型PSCs的效率纪录，更建立了可扩展的器件制备方案。其突破性意义在于：首次实现CsPbI₃在亚稳态下的室温稳定存在，为设计新型稳定钙钛矿材料提供了理论框架；开发的真空-溶液混合工艺兼容现有生产线，加速了产业化进程。这些发现将推动钙钛矿光伏技术向更高效率、更长寿命的目标迈进。