宽带隙（WBG）钙钛矿太阳能电池（PSCs）可用于制备叠层太阳能电池（TSCs），突破单结光伏电池的效率极限。钙钛矿的带隙随卤素成分中的溴/碘的比例提高而增大，但过高的溴含量会导致卤素光致相分离现象，即在光照下薄膜自发生成富溴区与富碘区，引起局部带隙和费米能级波动，诱发非辐射复合与器件电压损失，影响WGB PSCs的效率与长期稳定性。

近日，材料学院李祯教授课题组与中科院宁波材料技术与工程研究所肖传晓研究员课题组针对上述问题的研究取得新进展，在Nature Communications上合作发表论文，题为“Photo-homogenization assisted segregation easing technique （PHASET） for highly efficient and stable wide-bandgap perovskite solar cells”（10.1038/s41467-025-63176-w）。西北工业大学杜黎明、孟瑞和宁波材料所曹芳芳为论文共同第一作者。

研究团队通过原位开尔文探针显微镜（KPFM）在纳米尺度原位表征了卤素光致相分离过程，发现短时光照可以驱动碘离子扩散在WGB钙钛矿中形成一种亚稳态，其光致相分离的能垒较原始状态显著提高，溴碘近一步分离受到抑制。受到硅太阳能电池中光照预处理抑制光衰减的策略启发，团队开发了光致均匀化相分离抑制技术（Photo-homogenization Assisted Segregation Easing Technique, PHASET）。该技术通过两个步骤处理WGB钙钛矿薄膜：首先通过光浸泡预处理，驱动卤素重分布，形成抑制相分离的亚稳态；然后通过二维离子（2-ThEABr）表面钝化处理，修复表面悬挂键与空位，固定卤素重分布状态，实现抑制相分离的效果。经PHASET方法处理的WGB钙钛矿薄膜缺陷密度降低，薄膜质量提升，1.79 eV WBG PSCs效率达20.23%，连续光照1200小时后仍可保持97%初始效率。与1.25 eV窄带隙子电池集成的全钙钛矿叠层电池效率达28.64%。该工作不仅加深了对相分离过程的理解，也实现了对WBG钙钛矿相分离的有效抑制，对推进高效叠层光伏的商业化应用具有重要意义。

图1. 宽带隙钙钛矿薄膜中光致卤化物相分离与恢复的动态变化过程

图2. 原始状态、光浸泡处理和PHASET处理的WBG钙钛矿薄膜的荧光特征

图3. 原始状态、光浸泡处理和PHASET处理的WBG钙钛矿薄膜的光电特性

图4. 原始状态、光浸泡处理和 PHASET处理的WBG PSCs的光伏性能

图5. 全钙钛矿TSCs器件的光伏性能

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63176-w

（文字、图片：李桢；审核：禹亮）