鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）因其卓越的光電轉(zhuǎn)換效率而受到廣泛關(guān)注，大多數(shù)高效PSCs仍需在惰性氣氛（如充氮手套箱）中制備，在一定程度上限制了其商業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展。通過(guò)兩步法在環(huán)境條件下研發(fā)高效穩(wěn)定的 PSCs，對(duì)推動(dòng)其工業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱專為驗(yàn)證評(píng)估組件或材料的可靠性，能達(dá)到快速升溫降溫，提升測(cè)試效率，滿足IEC61215等標(biāo)準(zhǔn)。

本文提出一種新型組分工程策略，在環(huán)境空氣中通過(guò)序貫工藝，將三價(jià)銻（ Sb3? ）和二價(jià)硫（ S2? ）離子同時(shí)合金化引入甲脒鉛碘（FAPbI?）晶格，顯著增強(qiáng)了材料的本征穩(wěn)定性與電池性能。

研究方法與材料制備

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本研究采用順序沉積法在環(huán)境空氣條件下制備鈣鈦礦薄膜。首先在150°C下將SbCl?-硫脲（Sb-TU）復(fù)合物溶液旋涂于PbI?基底上，隨后引入甲脒碘（FAI）溶液完成轉(zhuǎn)化反應(yīng)，形成Sb3?/S2?合金化的FAPbI?薄膜。通過(guò)調(diào)控Sb-TU添加量（0–2.0 mol%），系統(tǒng)優(yōu)化了材料的晶體結(jié)構(gòu)與光電性能。

合金化效應(yīng)與機(jī)理分析

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Sb3?/S2? 合金化 FAPbI? 的第一性原理分子動(dòng)力學(xué)（AIMD）模擬

Sb3? 和 S2? 摻入對(duì)鈣鈦礦薄膜殘余應(yīng)力與晶體結(jié)構(gòu)的影響

形貌與結(jié)晶性對(duì)比

理論模擬與實(shí)驗(yàn)表征共同揭示了Sb/S合金化的多重效益：

晶格應(yīng)變弛豫：Ab initio分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，適量Sb3?/S2?摻雜（~1.56 mol%）可調(diào)節(jié)Pb–I鍵長(zhǎng)與I–Pb–I鍵角，提升容忍因子，從而有效釋放晶格應(yīng)力。

殘余應(yīng)力降低：掠入射X射線衍射（GIXRD）分析顯示，1.0 mol%合金化薄膜的殘余應(yīng)力最低（10.5 MPa），不足對(duì)照樣品（53.7 MPa）的五分之一。

結(jié)晶性與取向優(yōu)化：GIWAXS與HR-TEM結(jié)果表明，Sb3?/S2?引入促進(jìn)了α(200)晶向的優(yōu)先生長(zhǎng)，提高了結(jié)晶質(zhì)量，并誘導(dǎo)更多晶粒呈面外取向，有利于電荷傳輸。

電池性能與穩(wěn)定性提升

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性能與表征分析對(duì)比

“對(duì)照”與“目標(biāo)”鈣鈦礦薄膜及電池的穩(wěn)定性對(duì)比分析

基于優(yōu)化后的合金化FAPbI?，構(gòu)建的n-i-p型電池電池實(shí)現(xiàn)了25.07%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），各項(xiàng)參數(shù)分別為：J?c = 26.48 mA/cm2，V?c = 1.15 V，F(xiàn)F = 82.33%。該效率與當(dāng)前大氣制備工藝的最高水平相當(dāng)。

性能提升歸因于：光吸收增強(qiáng)與陷阱態(tài)密度降低；載流子壽命從0.82 μs延長(zhǎng)至2.1 μs；界面缺陷減少，電荷復(fù)合受到抑制。

在穩(wěn)定性方面，未封裝的合金化電池表現(xiàn)出色：在20–40 % RH、25 °C黑暗環(huán)境中放置1080小時(shí)后，仍保持94.9 %的初始效率；在1個(gè)太陽(yáng)光連續(xù)照射（N?環(huán)境）2160小時(shí)后，效率保持率超過(guò)90 %；在85°C高溫環(huán)境下經(jīng)歷744小時(shí)，仍保持90.8 %的初始PCE。

本研究成功開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)Sb3?/S2?雙元素合金化提升FAPbI?鈣鈦礦材料性能的新方法。該策略不僅顯著提高了電池的效率和環(huán)境穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了全大氣環(huán)境下的可控制備，避免了傳統(tǒng)惰性氣氛制備的限制，具有良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。Sb3?/S2?同時(shí)合金化的方法為研發(fā)高效、穩(wěn)定、可規(guī)?；苽涞拟}鈦礦太陽(yáng)能電池提供了有力的材料設(shè)計(jì)思路與技術(shù)路徑。

美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱

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美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱采用進(jìn)口溫度控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)多段溫度編程，具有高精確度和良好的可靠性，滿足不同氣候條件下的測(cè)試需求。

溫度范圍：20℃~+130℃

溫濕度范圍：10%RH~98%RH(at+20℃-+85℃）

滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：IEC61215、IEC61730、UL1703等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱為光伏組件測(cè)試提供一站式氣候模擬解決方案，精準(zhǔn)賦能加速老化實(shí)驗(yàn)，全面保障組件可靠性認(rèn)證。以標(biāo)準(zhǔn)化智能控制助力產(chǎn)業(yè)升級(jí)，為高穩(wěn)定性、可規(guī)?；拇竺娣e鈣鈦礦組件突破提供堅(jiān)實(shí)支撐。

原文參考：Enhanced stability and efficiency in perovskite solar cells via mixed-metal chalcohalide-alloyed formamidinium lead iodide