近日，西北工业大学材料学院张燮教授、李金山教授团队在钙钛矿光电材料基础研究方面取得“1→0”的重要突破。该工作澄清了领域内长期存在的理论争议，为高效太阳能电池设计奠定了新的理论基础。相关研究成果以"Distinguishing Thermal Fluctuations from Polaron Formation in Halide Perovskites"为题发表在物理学顶刊《Physical Review Letters》上。西北工业大学材料学院为第一署名单位，张燮教授、李金山教授为论文通讯作者。

随着全球"双碳"目标的推进，新能源技术发展成为国家战略重点。作为下一代高效光伏电池的核心材料，卤化物钙钛矿因其优异的光电性能和低成本制备优势备受关注。尽管钙钛矿太阳能电池效率已突破了惊人的27%，但其优异性能背后的根本原因仍然不清楚，亟需开展“1→0”的研究。

众多研究团队将钙钛矿高效的能量转换效率归因于极化子的形成，然而不同研究团队的实验和理论结果往往存在巨大分歧，在领域内形成了广泛的争议。针对这一争议，我校研究团队从“1→0”的视角切入该难题，从发展精确的有限温度第一性原理计算方法出发，系统研究了CsPbBr₃钙钛矿在有限温度下的电子结构。研究发现，当准确考虑室温晶格热涨落效应后，理论计算的载流子有效质量与实验测量结果完美吻合，无需引入极化子概念即可完全解释此前令人困惑的实验现象。该工作从根本上澄清了卤化物钙钛矿中载流子输运机制争议，建立了准确评估强非谐性材料有限温度电子结构的理论方法，为钙钛矿太阳能电池的材料设计和性能优化指明了正确的研究方向。

无空穴和含空穴的CsPbBr₃室温下电子能带结构对比

该工作得到国家自然科学基金No. 52172136的资助。

张燮教授现为我校材料学院教授，在国家自然科学基金支持下，围绕先进结构与能源材料的理论计算与设计，在材料物理与计算材料学领域开展了大量前沿基础研究工作。近年来在Nature Materials,NatureComputational Science, Nature Communications,Physical Review Letters,JACS, Angewandte Chemie,Advanced Energy/Functional Materials等国际知名期刊发表论文60余篇，该工作为近期的代表性成果之一。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/p9h2-l2gh

（文字：张燮；图片：张燮；审核：禹亮）