近日，研究院太阳能团队在国际知名期刊《Coordination Chemistry Reviews》（IF=23.5）上发表题为“Photostability of lead halide perovskite photovoltaics: Fundamentals, materials and devices”的综述论文，系统阐述了钙钛矿光伏的光稳定性的衰减理论机制、材料/界面稳定性策略，以及最新研究进展。
成果精髓凝练
（3）该方法有效精简了从金属Ag到 MOD油墨的制备流程，AgOAc可直接作为MOD油墨原料，无需额外提纯处理。相比传统路线减少多步置换、酸溶及洗涤工序，有效提高了MOD油墨的生产效率，有望推动MOD油墨在柔性电路、智能穿戴等领域的应用。
钙钛矿太阳能电池的光不稳定性，根源在于碘空位低迁移势垒引发键断裂、缺陷增殖与相分离。本综述系统揭示光降解网络，指出卤素缺陷是制约光稳定的“最短木板”，横向对比了无机、MA及FA基钙钛矿通过结晶调控、界面钝化及添加剂工程的研究进展，并剖析FA基多维协同钝化机制。前瞻性提出主动“锁碘”策略，包括晶格旋转稳定化、动态自修复及高通筛-多维融合三大方向，为实现超高效与万小时稳定性提供理论路径，推动商业化应用。
学术引用与团队信息
（3）该方法有效精简了从金属Ag到 MOD油墨的制备流程，AgOAc可直接作为MOD油墨原料，无需额外提纯处理。相比传统路线减少多步置换、酸溶及洗涤工序，有效提高了MOD油墨的生产效率，有望推动MOD油墨在柔性电路、智能穿戴等领域的应用。
论文标题：Photostability of lead halide perovskite photovoltaics: Fundamentals, materials and devices
发表期刊：《Coordination Chemistry Reviews》
发表时间：2026-01-15
作者：Congtan Zhu, Lin Zhang, Xiangming Xiong, Weihuang Lin, Xueyi Guo, Ying Yang*
第一作者：朱从潭博士
通讯作者：杨英教授
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217086
文章亮点
（3）该方法有效精简了从金属Ag到 MOD油墨的制备流程，AgOAc可直接作为MOD油墨原料，无需额外提纯处理。相比传统路线减少多步置换、酸溶及洗涤工序，有效提高了MOD油墨的生产效率，有望推动MOD油墨在柔性电路、智能穿戴等领域的应用。
①揭示了钙钛矿光伏中光照驱动的效率增益与光致降解机制。
②综述了通过混合钙钛矿的结晶调控、界面工程和添加剂工程来抑制离子迁移，从而提升光稳定性的策略。
③明确了当前稳定器件开发中尚未解决的离子迁移和缺陷容忍挑战。
研究背景
（3）该方法有效精简了从金属Ag到 MOD油墨的制备流程，AgOAc可直接作为MOD油墨原料，无需额外提纯处理。相比传统路线减少多步置换、酸溶及洗涤工序，有效提高了MOD油墨的生产效率，有望推动MOD油墨在柔性电路、智能穿戴等领域的应用。
尽管钙钛矿太阳能电池（PSCs）在认证功率转换效率上已超过27%（器件面积<0.1 cm²），处于新兴光伏技术的前沿，但其在实际应用中仍面临光照条件下运行不稳定的关键挑战。这种光致退化主要源于高能光诱导的钙钛矿晶格分解以及卤素离子的光致迁移：高能光子（hv>2.5 eV）会破坏Pb-卤素键，同时光生弗伦克尔缺陷对与卤素空位的耦合会驱动混合卤素钙钛矿发生相分离，或在纯碘体系中引发自加速分解。为提升光稳定性，必须强化Pb-卤素化学键并抑制体相及界面处的卤素迁移。已有研究通过Mn/Ni掺杂钝化孤对电子、利用氧化还原介体逆转缺陷反应、借助全氟癸基碘的卤素键亲和性捕获间隙碘、以及构建二维类钙钛矿界面或分子异质结等策略，显著提升了器件的运行稳定性。然而，尚缺乏对不同钙钛矿材料体系（无机、MA、FA）中光致缺陷、微观结构与宏观性能之间关联，并横向对比各类钝化策略有效性的总结工作。
论文概要
（3）该方法有效精简了从金属Ag到 MOD油墨的制备流程，AgOAc可直接作为MOD油墨原料，无需额外提纯处理。相比传统路线减少多步置换、酸溶及洗涤工序，有效提高了MOD油墨的生产效率，有望推动MOD油墨在柔性电路、智能穿戴等领域的应用。
本工作对钙钛矿的光诱导退化现象、理论模型以及光衰减驱动力进行全面探讨，包括：i）光对钙钛矿的影响（钙钛矿退化、卤离子缺陷和光诱导相分离）；ii）钙钛矿光稳定性的理论模型和驱动力；iii）针对不同钙钛矿材料（包括无机钙钛矿、甲胺（MA）和甲酰胺（FA）钙钛矿）提高器件光稳定性的策略，其中引入了结晶调控、界面钝化和添加剂工程等方法。特别关注的是基于 FA 的钙钛矿的光稳定性，包括带电缺陷的中和、超分子相互作用、氧化还原过程和相变。其中，诸如含氟分子、离子液体、路易斯碱和低维材料等添加剂对于光电转换器件的光稳定性至关重要。本综述总结的光稳理论机制及稳定化策略，为解决PSCs光稳定性问题提供理论依据和借鉴。
要点一：光诱导效应—光致钙钛矿不稳定的起源
钙钛矿太阳能电池中的光诱导效应是其运行稳定性面临的核心挑战。首先，“光浸泡”效应揭示了光照初期由于碘离子迁移钝化缺陷而暂时提升效率的现象，但伴随而来的是不可逆的离子重新分配和界面电荷积累，这为理解其长期退化提供了动态视角。从根源上讲，高能光子（>2.5 eV）可通过热解、光解及协同途径直接破坏Pb-卤素键，这是引发材料降解的初始步骤。这一过程触发了各类卤素缺陷（碘空位VI、间隙碘Ii和碘单质I₂）的生成。其中，VI具有极低的迁移势垒（~0.58 eV），成为光致离子迁移的主要载体，其迁移不仅削弱内建电场，还通过缺陷增殖放大退化效应。Ii作为弗兰克尔缺陷对的一部分，会捕获光生空穴。更重要的是，光解产生的I₂会引发自催化降解循环，加剧结构破坏。在混合卤素体系中，光致卤素空位与间隙离子的相互作用驱动弗伦克尔缺陷对的形成，进而导致不可逆的卤素相分离（形成富碘与富溴区），产生亚带隙并引起晶格应变，是混合卤素钙钛矿不稳定的主因。
此外，FA-Cs阳离子的不均匀分布（源于结晶动力学差异、结合能不同及前驱体溶液异质性）会诱导相分离、晶格畸变，并显著降低离子迁移势垒，为卤素迁移和缺陷形成提供“高速公路”，从而加速光致降解并恶化界面能级匹配。综上，光浸泡、高能光致断键以及各类卤素缺陷（特别是VI）的生成与迁移构成了一个相互关联的光降解网络。其中，卤素缺陷及其迁移因其最低的势垒，成为制约钙钛矿光稳定性的“最短木板”（木桶效应）。因此，深刻理解这些光诱导效应的微观机理，是从源头上抑制缺陷形成、阻断离子迁移路径、最终实现器件光稳定性突破的理论基石，对于推动钙钛矿光伏技术走向商业化应用具有至关重要的意义。
图1离子类型、迁移能量和迁移途径（来自文献总结）
图2 卤素缺陷是光稳定性的短板
要点二：改善光稳定的策略
MA基钙钛矿光稳定进展
针对MA基钙钛矿（MAPbI₃），研究者通过组分调控（如Cs掺杂、有机阳离子混合、离子液体引入）、表面钝化（如功能性有机阳离子构建低维结构、机械剥离缺陷层）以及结晶调控（如甲胺辅助再结晶、亚砜掺杂工程）等策略，显著抑制了光致分解、相变和离子迁移。这些方法将器件的光电转换效率提升，并使其在持续光照下运行1000小时后仍能保持超过90%的初始效率（部分策略下衰减低于10%）。尽管取得了将光稳定性提升至千小时量级的重大进展，但MA基材料本征的不稳定性意味着相关优化策略仍需持续创新，以进一步满足商业化应用的严苛需求，这凸显了通过多维度协同手段攻克光稳定性难题对于推动钙钛矿光伏技术走向实用化的核心价值。
图3 MAPbI3基钙钛矿光稳定性进展（来自文献总结）
Cs基钙钛矿光稳定进展
无机钙钛矿（CsPbI₁₋ₓBrₓ）太阳能电池因其优异的热稳定性和可调带隙而备受关注，但其光稳定性和效率受限于薄膜内部及界面处高密度的缺陷态，这些缺陷作为非辐射复合中心并加剧离子迁移。为解决这一核心瓶颈，研究者开发了三大类策略：首先，通过结晶调控（如真空辅助退火、石墨炔模板工程、流动液相辅助结晶）优化薄膜形态与晶格质量，将器件效率提升至21.85%并显著延长载流子寿命；其次，通过添加剂工程引入多功能分子（如PbAc₂调控胶体化学、双噻吩乙二酮配位钝化、苯基三甲基碘化铵构建2D晶界相、硫代胆碱碘化物形成1D/3D异质结），同步实现结晶动力学调节、缺陷钝化与能级优化，使小面积器件效率达21.15%以上，微型模块效率突破18.7%，并在光照下运行1800小时后仍保持95.5%的初始效率；再次，通过界面钝化策略（如双功能ATFC同时修饰TiO₂与钙钛矿界面、有机卤化物盐后处理构建梯度异质结、偶联化学桥优化能级排列）有效抑制界面复合与离子迁移，将器件开路电压提升至1.24 V，效率推高至21.86%的纪录值，并在连续光照下运行数百小时几乎无效率衰减。综合而言，这些策略将无机钙钛矿器件的光稳定性提升至500小时运行后保留98%初始效率的水平（部分策略达1800小时衰减小于5%），充分证明通过多维度协同钝化体相与界面缺陷是突破无机钙钛矿光稳定性瓶颈、推动其走向实际应用的关键路径。（以上数据均来自原文所引用文献）
图4 Cs基钙钛矿光稳定性进展（来自文献总结）
FA基钙钛矿光稳定进展
FA基钙钛矿（FAPbI₃）因其理想的窄带隙（1.48 eV）和优异的热稳定性，成为高效单结太阳能电池的领跑者。然而，其光稳定性的核心瓶颈在于光活性α相在光照、热等操作条件下易自发相变为非活性的δ相，并伴随光致离子迁移和相分离。为解决这一关键问题，研究者发展了一系列策略。首先，组分工程通过引入MA⁺、Cs⁺、Rb⁺等阳离子构建多元阳离子体系（二元、三元、四元），有效提升了离子迁移势垒并抑制相变，将纯FAPbI₃器件在450小时衰减70%的稳定性大幅提升至四元阳离子体系在5000小时仅衰减10%的水平。其次，添加剂工程利用含氟有机物、离子液体、路易斯酸碱等多功能分子，通过氨基、羧基、P=O等官能团与未配位Pb²⁺或卤素空位结合，同步实现了结晶动力学调控与缺陷钝化，助力器件效率突破26.07%。再次，结晶调控通过溶剂工程（如2ME、BuSO）、添加剂介导（如FPPC、RACl）及热处理气氛优化（如MASCN蒸气、CS₂/NH₃气氛），实现了对α相成核与生长的精准控制，制备出高质量、大晶粒的薄膜。最后，界面工程在表面和埋底界面通过低维材料、多功能小分子、自组装单层及聚合物等策略，不仅钝化界面缺陷、抑制离子迁移和非辐射复合，还通过构筑载流子高速通道和能级匹配，大幅提升了器件在连续光照下的运行稳定性；特别是SnO₂电子传输层的界面优化，已使n-i-p结构器件实现了超过10,000小时的T90稳定性。这些多维度协同策略的集成，将FA基钙钛矿的光电转换效率推高至26%以上，并使其在数千小时光照后仍能保持90%以上的初始效率，充分证明了通过组分、添加剂、结晶和界面的协同调控来克服FA基钙钛矿本征不稳定性、最终实现兼具高效率与超长光稳定性器件的可行性，为其实用化铺平了道路。（以上数据均来自原文所引用文献）
图5 FA基钙钛矿的物相转变和相分离（来自文献总结）
图6 FA基钙钛矿的组分工程
图7 FA基钙钛矿的间隙阳离子、A位阳离子部分取代、B位阳离子部分取代（来自文献总结）
单一的界面修饰或添加剂策略虽能提升FA基钙钛矿的性能，但难以完全抑制体相与界面的所有缺陷。为实现光稳定性的根本性突破，多策略协同成为必然选择。当前研究主要聚焦于两大方向：（1）双界面协同钝化，通过在底部（如引入DAB分子调控PbI₂分散态）和顶部（如BTS分子锚定）界面同时进行化学修饰，不仅钝化了各自界面的缺陷，还通过底部诱导的PbI₂团簇为顶部修饰创造了锚定位点，从而协同优化载流子动力学；（2）添加剂与界面工程的协同，利用多功能分子（如CO-BSA）在体相中钝化相邻的未配位Pb²⁺，结合表面钝化剂（如PEAI）对顶部缺陷的补偿，实现了对体相及表面缺陷的全方位管理，使器件效率突破26.53%，并在1100小时连续运行后衰减低于4%。
图8钙钛矿光稳定性当前进展（来自文献总结）
研究结论与展望
（3）该方法有效精简了从金属Ag到 MOD油墨的制备流程，AgOAc可直接作为MOD油墨原料，无需额外提纯处理。相比传统路线减少多步置换、酸溶及洗涤工序，有效提高了MOD油墨的生产效率，有望推动MOD油墨在柔性电路、智能穿戴等领域的应用。
结论
尽管钙钛矿太阳能电池发展迅猛，但其商业化进程仍受制于光热稳定性瓶颈。光致失效的根源在于：高能光子（hν>2.5 eV）直接破坏Pb-卤素键，触发卤素空位（VI）与间隙碘（Ii）等缺陷的生成与迁移；在混合卤素体系中，光致离子迁移为降低局域亥姆霍兹自由能而驱动相分离，形成富碘/富溴区；对于纯碘体系，碘离子固有的光化学不稳定性导致Pb-I键在光热应力下易断裂，进而引发自催化降解。针对上述问题，研究者通过结晶调控、界面钝化和添加剂工程，利用氨基、羧基、磺酸基、氰基及含氟基团等功能团与钙钛矿A/B/X位点的强反应性，实现了对无机、MA及FA基钙钛矿缺陷的有效钝化，显著提升了光稳定性。然而，当前钝化策略多聚焦于减少已生成缺陷（“治标”），而非从源头上抑制缺陷形成（“治本”），导致FA基钙钛矿器件的效率仅达理论极限的81%（低于MA基的88%）。因此，必须从机理层面深化对光致相分离与缺陷演化本质的理解，将研究重心从被动的缺陷修补转向主动的成核与结晶动力学调控，通过多策略协同从源头扼制缺陷形成，方能突破当前混合卤素（相分离）与纯碘（本征键能弱）钙钛矿的光稳定性瓶颈，推动其效率向理论极限迈进，最终实现产业化应用。
展望
提升钙钛矿太阳能电池光稳定性的核心挑战在于“固定碘”—由于碘空位(VI)具有极低的形成与迁移势垒，尤其在光热条件下极易引发级联退化。未来研究需从被动式缺陷修补转向源头主动防治，通过以下三大前瞻策略实现突破：（1）晶格旋转稳定化：借鉴金属与陶瓷材料的强化机制，通过阳离子组分调控诱导钙钛矿晶格发生小角度旋转，可在不牺牲光电性能的前提下消除残余应变并提升晶格本征稳定性，但最优旋转角度仍需深入探索。（2）动态钝化体系：突破传统静态钝化的局限，一方面开发可循环的氧化还原电对（如Cu⁺/Cu²⁺、Co²⁺/Co³⁺），利用其变价特性同步消除Pb⁰/I⁰缺陷，同时其阴离子（SCN⁻、Br⁻）通过路易斯碱配位锁定未配位Pb²⁺，实现缺陷的化学再生式修复；另一方面，在电荷传输层与钙钛矿界面集成热响应自修复聚合物（如聚氨酯）和光响应自修复材料（如螺吡喃），构建能在光、热、湿条件下动态修复新生缺陷的智能界面，最终实现多应力耦合工况下的长效稳定。（3）高通量筛选与多维钝化融合：借助机器学习加速材料加速平台，在高维化学空间中快速筛选最优多功能钝化分子，同时发展同时靶向体相、晶界与界面缺陷的多维协同钝化策略（如tBBAI/PPAI双元体系），突破电荷输运与缺陷抑制的本征矛盾，为实现高效率与超长光稳定性的协同突破提供全新范式。这些从“锁碘”出发的前瞻性策略，标志着光稳定性研究正从单一的缺陷修补迈向晶格工程、动态化学与智能材料交叉融合的新阶段，为实现钙钛矿光伏的商业化应用奠定了理论基础与技术路径。
（一审：朱从潭； 二审：秦雯琦； 三审：李 栋）
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