南昌大学谈利承和陈义旺Nat Energy:通过有机铯盐实现α-FA-Cs钙钛矿太阳能电池中Cs⁺的可控掺入,认证效率达26.61%
两步法制备甲脒-铯金属卤化物钙钛矿（FA₁₋ₓCsₓPbI₃）能够更好地调控结晶过程，因此更适用于太阳能电池的规模化制造。然而，由于Cs⁺掺入量有限且相变机制尚不明确，形成稳定器件所需的理想α相仍具挑战性。在此，南昌大学谈利承和陈义旺等人设计了一种有机铯盐——4-（二苯基膦基）苯甲酸铯（DPPBCs），以实现高效的Cs掺杂并均匀化阳离子分布，从而获得具有优异相稳定性的高质量钙钛矿薄膜。基于此，通过两步法制备的太阳能电池实现了26.91%的效率（认证效率26.61%）。采用热稳定电荷传输层的器件在85°C、1倍太阳光照射下连续运行1500小时后，仍保持初始效率（23.76%）的95%。本研究揭示了FA₀.₉Cs₀.₁PbI₃的相变路径及相应的过渡态结构，以及Cs⁺驱动钙钛矿晶格稳定的机制。
创新性有机铯盐设计：首次合成有机铯盐DPPBCs，其P=O基团与PbI₂形成强配位，有效抑制了δ-CsPbI₃杂相的形成，实现了Cs⁺在两步法工艺中的高效、均匀掺杂，解决了传统CsI掺入困难且分布不均的关键难题。
揭示Cs⁺稳定晶格新机制：通过DFT计算和固态核磁共振，首次系统阐明了Cs⁺通过“锁定”[PbI₆]⁴⁻八面体振动、限制FA⁺旋转，将α→δ相变能垒从0.645 eV提升至0.755 eV，从热力学和动力学双重角度揭示了Cs⁺增强钙钛矿相稳定性的本质。
效率与稳定性协同突破：基于DPPBCs的器件实现了26.91% 的冠军效率（认证26.61%），FF高达86.11%，为两步法FA-Cs体系最高之一。采用PTAA替代Spiro-OMeTAD后，器件在85°C、1倍太阳光下连续运行1500小时后仍保持95% 的初始效率，展现出卓越的运行稳定性。
He, J., Guo, Z., Liu, K. et al. Controlled Cs⁺ incorporation through organocaesium salts in α-FA–Cs perovskite solar cells with a certified efficiency of 26.61%. Nat Energy (2026). https://doi.org/10.1038/s41560-026-02016-7
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