近日，国际知名学术期刊Energy&Environmental Science（IF=32.5）以“Photomechanically accelerated degradation of perovskitesolar cells”为题，在线报道了我校材料科学与工程学院清洁能源材料与器件团队在钙钛矿光伏稳定性领域的最新研究成果。
钙钛矿太阳能电池的认证功率转换效率已超过26%，但该技术的应用仍然面临器件稳定性的限制。软晶格是钙钛矿材料的一个基本特性，导致其在环境应力（例如光照、电场和高温）下发生显著的动态结构演变，并且可以体现为许多独特的动态特性，包括巨大的光致伸缩、电致伸缩和热膨胀率。但是，钙钛矿的晶格特性和器件稳定性之间的关系仍然不清晰。
图1. 钙钛矿薄膜中的光致伸缩现象及其加速退化效应
针对上述关键问题，研究团队通过实验和理论相结合的方法，研究了光致伸缩效应对钙钛矿太阳能电池稳定性的影响，率先提出了光致伸缩加速钙钛矿薄膜降解的新机制。研究发现，由光照明驱动的晶格膨胀控制着钙钛矿薄膜降解动力学，光照下的动态晶格演变造成了钙钛矿晶粒在晶界附近局部应变的积累，加速了晶界区域的缺陷形成，进而作为初始降解位点造成了钙钛矿电池的性能损失。为此，研究人员使用反式聚异戊二烯作为钙钛矿薄膜的缓冲材料，缓解了晶界处的光机械损伤。所研制的钙钛矿器件光电转换效率可达25%，并且在连续光照1000小时后保持稳定的功率输出，达到了国际先进水平。该工作强调了动态晶格变形在钙钛矿薄膜分解中的重要作用，并将为进一步提高太阳能电池的本征稳定性开辟新的可能性。
我校为该论文的唯一通讯单位，第一作者为材料学院博士研究生王浩男，通讯作者为杨双教授、侯宇教授和靳海宝教授，并得到杨化桂教授的悉心指导。研究工作得到了国家自然科学基金、上海市基础研究特区等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D4EE04878D
