图1.（A）基于不同组分（添加MACl、添加I₂及无添加的FAPbI₃）的器件效率统计图；（B）实验室获得各组分器件最高光电转换效率J-V曲线；（C）器件的外量子效率及积分光电流；（D）基于PTAA传输层的器件运行稳定性（90°C，100 mW cm^-2）；（E）器件的各光伏参数衰减率曲线。（F）基于PTAA/PDCBT传输层的器件运行稳定性（85°C，100 mW cm^-2）

　　在尊龙凯时项目（批准号：52125206，52433013）等资助下，北京大学周欢萍教授与合作者在钙钛矿太阳能电池稳定组分方面取得进展。相关研究成果以“碘嵌入制备非合金化α-FAPbI₃钙钛矿太阳能电池(Nonalloyed α-phase formamidinium lead triiodide solar cells through iodine intercalation)”为题，于2025年1月17日在线发表于《科学》（Science），论文链接：http://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8968。

　　金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高光电转换效率（PCE）和低制造成本，成为了最具潜力的新一代光伏材料。其中，甲脒铅碘钙钛矿（α-FAPbI₃）具有合适的带隙与出色的热稳定性，是高效单结太阳能电池最具竞争力的组分之一。但是，由于尺寸容忍因子失配，α-FAPbI₃表现出复杂的结晶动力学和亚稳态热力学特性，这使得其在实际应用中面临结晶质量和稳定性方面的巨大挑战。尽管通过组分合金化策略（如添加甲铵盐酸盐、Cs⁺等）可以有效调控甲脒基钙钛矿的结晶过程，改善薄膜光电性能，但是残留的组分添加剂通常伴随着相分离、热分解及潜在的亲核化学反应等负面影响。制备高质量非合金化α-FAPbI₃薄膜及其器件仍面临挑战。

　　周欢萍教授团队提出一种创新的碘嵌入-脱嵌策略，成功制备了高质量的非合金化α-FAPbI₃钙钛矿薄膜。该策略利用同源可挥发性添加剂碘单质（I₂）与钙钛矿体系中的碘离子键合形成多碘离子，进而嵌入形成钙钛矿-碘复合物中间体，这些中间体显著降低了α-FAPbI₃的形成能，实现了高质量α-FAPbI₃薄膜的沉积。最重要的是，在退火过程中，碘能够从钙钛矿薄膜中完全脱嵌，无任何添加剂残留，最终得到兼具高纯度与高晶体质量的薄膜。通过该方法制备的非合金化α-FAPbI₃太阳能电池的光电转化效率超过24%，同时，电池在85℃、持续1 Sun照射下在最大功率点跟踪1100小时后保留初始效率的99%，显示出优异的长期稳定性。

　　本研究通过碘化学策略调控钙钛矿的结晶路径，获得了高质量非合金化α-FAPbI₃材料，为钙钛矿光伏技术提供了兼具本征稳定和优异光电性能的组分方案，并可以拓展到其他软离子晶格的光电材料的制备。