第一作者：江炀、胡明钰、殷志文、徐月宇（共同第一作者）

通讯作者：李蔚、Mathias Uller Rothmann、周圆圆、杨世和

通讯单位：佛山仙湖实验室、武汉理工大学、香港科技大学、北京大学

研究简介：

近日，佛山仙湖实验室研究团队在全钙钛矿叠层太阳能电池领域取得重要进展。团队围绕窄带隙锡铅（Sn-Pb）钙钛矿中Sn2+易氧化这一关键科学难题，系统揭示了材料内部晶体结构演变与器件性能衰减之间的内在联系，并提出了提升器件效率与运行稳定性的有效调控策略。相关成果发表于能源领域国际顶级学术期刊Joule。

Joule是国际著名的能源领域顶级学术期刊，是Cell期刊体系的重要姊妹刊之一。该期刊聚焦能源科学与技术领域的前沿研究，致力于发表在能源获取、转换、存储及可持续能源系统等方面具有重大突破性和广泛影响力的高水平科研成果。期刊强调跨学科能源研究，涵盖材料科学、化学、物理、工程及能源系统等多个领域。在能源与可持续发展研究领域，Joule具有重要学术影响力。根据最新期刊指标，该期刊2026年影响因子为35.4，Cite Score排名1/78，中国科学院分区为1区TOP，是全球能源科学领域最具影响力的学术期刊之一。

全钙钛矿叠层太阳能电池兼具高光电转换效率和良好热稳定性，被认为是下一代高性能光伏技术的重要方向。然而，作为核心吸光材料的窄带隙锡铅钙钛矿长期面临Sn2+易氧化的问题。以Cs(Sn, Pb)I3为代表的体系中，Sn2+一旦发生氧化，不仅会导致材料成分变化和晶相退化，还会进一步限制器件的开路电压和长期运行稳定性。因此，阐明Sn2+氧化的本征诱因，是推动该类器件进一步发展的关键。针对这一问题，研究团队系统研究了Cs(Sn, Pb)I3中晶体演化与Sn2+氧化行为之间的关系，发现晶格畸变是诱发Sn2+氧化和相分离的重要结构因素，并会进一步促进边共享八面体区域、反相界等缺陷的形成。这一结果表明Sn2+的不稳定性并不只是外部环境作用的结果，也与材料内部结构失稳密切相关。基于此，研究团队利用超低剂量扫描透射电子显微镜，对Cs(Sn, Pb)I3薄膜中的关键缺陷进行了直接表征，成功可视化了边共享八面体区域和反相界等典型结构缺陷，并建立了这些缺陷与Sn2+氧化路径之间的直接联系，从原子尺度揭示了晶格畸变诱导Sn2+氧化的微观机制。在此基础上，研究团队提出引入二甲基铵阳离子（DMA+），以稳定四方相钙钛矿结构、降低晶格畸变并抑制Sn2+氧化。研究表明，DMA的引入能够有效提高Cs(Sn, Pb)I3的结构对称性和相稳定性，进而改善薄膜质量和器件性能。基于高对称性四方相DMA0.30-Cs(Sn, Pb)I3薄膜制备的钙钛矿太阳能电池取得了17.24%的最高光电转换效率。进一步与带隙为1.92eV的宽禁带CsPbI2Br顶电池集成后，构建的两端全钙钛矿叠层太阳能电池实现了21.10%的光电转换效率。该研究从材料本征演变的角度阐明了锡铅钙钛矿中Sn2+不稳定性的结构根源，提出了通过调控晶格对称性和相稳定性抑制Sn2+氧化的新思路，为高效稳定全钙钛矿叠层太阳能电池的设计与构筑提供了重要理论依据和技术路径。

文章链接：

Jiang, Y., Hu, M., Yin, Z.-W. et al. Octahedral distortion-induced defect formation leads to Sn(II) oxidation in perovskite tandem solar cells. Joule 10, 102495 (2026). https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102495