一、 【科学背景】
“双碳”目标是我国作出的重大战略决策，发展清洁低成本的太阳能光伏发电，是实现这一战略目标的重要途径与技术保障。近期，高效宽禁带钙钛矿太阳能电池取得重大突破，其叠层电池效率成功提升至34.9%，展现出在下一代光伏领域的巨大应用潜力。然而，宽禁带钙钛矿的稳定性问题一直是制约其商业化进程的关键瓶颈，尤其是在高温最大功率点跟踪的严苛条件下，其性能衰减问题尤为突出。在此，为解决这一难题，北京工业大学卢岳教授团队与新加坡国立大学侯毅教授团队联合攻关，创新性地提出通过中间相演变实现约1.7 eV宽禁带钙钛矿稳定化的技术路径，成功开启了自引导式晶体生长的新模式。在薄膜沉积的早期阶段，CsI₂Br中间相作为“晶体生长导向剂”，能够精准引导具有独特纹理的多晶薄膜实现定向生长，相关研究成果以“Intermediate phase evolution for stable and oriented evaporated wide-bandgap perovskite solar cells”为题目，发表在国际顶级期刊Nature Materials上。这项研究成果不仅为解决宽禁带钙钛矿的稳定性难题提供了创新思路，更为下一代光伏技术的产业化应用开辟了重要路径，具有重大的科学价值和产业意义。
二、【科学贡献】
图1原子级高分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）图像以及由CsI₂Br中间相诱导的自引导晶体生长（SCG）。© 2025 Nature Materials
图2通过扫描透射电子显微镜（STEM）揭示的钙钛矿在热应力下的结构演变。© 2025 Nature Materials
图3揭示依赖晶面的热降解路径。© 2025 Nature Materials
图4在不同环境中对具有自引导晶体生长（SCG）的钙钛矿进行操作寿命预测。© 2025 Nature Materials
三、【 创新点】
1. 研究通过在热蒸发沉积初期自发形成CsI₂Br中间相，引导钙钛矿沿{100}晶面进行高度取向生长，实现了晶体质量的显著提升与缺陷密度的大幅降低。原子尺度扫描透射电镜证实，CsI₂Br的（1̄23）晶面与钙钛矿（200）晶面间形成共格外延关系，驱动钙钛矿沿热稳定性最优的{100}面优先生长。
2. 该技术制备的太阳能电池展现出优异的综合性能：在室温条件下持续进行最大功率点跟踪超过3000小时，或在110℃高温环境中运行超过500小时后，仍能保持稳定的输出性能，预计使用寿命可达70,000小时。
四、【 科学启迪】
本研究通过中间相演化的自引导晶体生长策略，成功实现了高效、稳定、高度取向的蒸发宽带隙钙钛矿太阳电池，效率突破21%，推算寿命达7万小时，并成功应用于效率超过29%的钙钛矿-硅叠层器件。该工作不仅揭示了中间相引导晶体生长的微观机制，也为蒸发法制备高质量钙钛矿薄膜提供了新思路，推动了钙钛矿光伏技术向高效率、高稳定性与产业化方向迈进。这些太阳能电池在各种环境中运行时，包括新加坡、中国以及美国一些阳光最充足的地区，都能提供可观的电力供应。
原文详情：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02375-8
