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浙大杨德仁Nat. Commun.：效率达26.62%！界面铁电性助力实现稳定的甲脒基钙钛矿

发表时间：2025-10-31 11:35

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主要内容

纯碘化物甲脒基（FA，formamidinium）钙钛矿在钙钛矿光伏领域展现出巨大的应用潜力，是**前景的候选材料。然而，实现FA基钙钛矿的长期相稳定性，目前仍面临诸多严峻挑战。

针对这一难题，浙江大学杨德仁教授、余学功教授和王勇研究员等科研团队提出了一种基于物理原理的界面铁电性策略。该策略的核心在于将铁电性的CsMnBr₃纳米晶（NCs，nanocrystals）巧妙整合到FA基钙钛矿体系之中。

这些精心引入的纳米晶能够产生强铁电场，该铁电场发挥着多重关键作用。一方面，它可以促进FA阳离子形成有序排列，优化其在晶格中的分布状态；另一方面，能够精准调节Pb - I（铅 - 碘）骨架结构，增强对钙钛矿晶格的结构调控能力。这种协同作用显著提高了不利于Pb - I八面体转变的动力学能垒，同时大幅提升了离子迁移所需的能量势垒。

得益于上述机制，所制备的钙钛矿材料展现出极高的结构稳定性。在严苛的测试条件下，即85%相对湿度、85℃的环境中，钙钛矿太阳能电池（PSC，perovskite solar cell）小模组经过1000小时的稳定性测试后，仍能保持初始效率的99%。不仅如此，界面性能的改善还带来了效率的显著提升，PSC的效率达到了26.62%（认证值为26.40%），小模组的效率则达到了24.67%（认证值为23.23%）。

从微观层面来看，当铁电性的CsMnBr₃纳米晶（NCs）成功整合到FA基钙钛矿中后，产生的强铁电场通过促进FA阳离子有序排列以及调控Pb - I（铅 - 碘）骨架结构，有效增强了晶体结构的有序性。相变（此处特指不期望发生的相变）和离子迁移所需克服的能量势垒升高，共同为钙钛矿材料及器件的稳定性提升提供了有力保障。

这种利用界面铁电性来稳定卤化物钙钛矿结构的创新物理理念，为开发高性能、长期稳定的钙钛矿基光电器件开辟了一条**前景的新途径。本研究通过界面铁电工程，为钙钛矿光伏领域的进一步发展提供了切实有效的解决方案。