宽带隙钙钛矿是制备高效钙钛矿/有机叠层太阳能电池的关键吸光材料，为实现与窄带隙有机后电池的光谱匹配，钙钛矿组分中通常需要引入较高比例的溴。然而，碘、溴组分在成膜时结晶速度不同，容易出现“先后结晶”的现象，使碘、溴难以均匀分布，并在薄膜中形成局部组分差异。这些不均匀区域会增加钙钛矿在光照下发生卤素相分离的风险，进而限制器件的效率和运行稳定性。为揭示宽带隙钙钛矿薄膜制备过程，研究团队依托北京同步辐射装置（BSRF）1W1A-漫散射实验站，利用陈雨高级工程师自主设计的原位装置在氮气环境下开展了原位GIWAXS（掠入射广角X射线散射）表征，实时追踪宽带隙钙钛矿薄膜从旋涂到退火过程的结构演变。
原位GIWAXS结果发现，旋涂结束后，钙钛矿薄膜的衍射峰由单一峰迅速分裂为两个峰，表明湿膜阶段已经形成富溴相和富碘相（图1）。基于该现象，研究团队引入添加剂TDB（4-[3-(trifluoromethyl)-3H-diazirin-3-yl]benzylamine hydrochloride）进行结晶调控。原位GIWAXS表明，TDB能够抑制富溴相优先析出，使湿膜保持更加均匀的混合卤素结构（图1），并在后续退火过程中促进钙钛矿晶粒沿（100）取向择优生长（图2）。
图1 原位GIWAXS揭示混合卤素钙钛矿在旋涂和退火阶段的相演变机制
图2 原位GIWAXS揭示退火过程中添加剂分子对钙钛矿薄膜的取向诱导
通过同步辐射原位表征与添加剂调控策略结合，团队实现了对宽带隙钙钛矿结晶过程的精准调控，由此实现了28.04%的钙钛矿/有机叠层太阳能电池认证稳态效率，打破世界纪录。相关成果以“Perovskite–organic tandem solar cells with a photo-transformable stabilizer”为题发表在《Nature》上（https://doi.org/10.1038/s41586-026-10869-x）。
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