近日，我院有机钙钛矿光伏技术团队在宽带隙钙钛矿光伏研究方面取得新进展，通过卤化物插入调节实现晶面取向调控得到高效稳定的宽带隙钙钛矿光伏。相关工作“Halide Insertion Regulation for Efficient and Stable Wide-Bandgap Perovskite Photovoltaics”以河北大学为第一单位发表在国际期刊《Nature Communications》（Nat. Commun., 2025, Doi: 10.1038/s41467-025-66970-8）。硕士研究生宋泽昕、孟妮、田益萌为论文共同第一作者，何庭伟博士为通讯作者, 杨少鹏教授，李志强教授和孙长久博士为本工作提供了重要支持。
宽带隙钙钛矿材料被广泛应用于叠层光伏器件中，其溴含量通常在20 mol%以上。碘组分和溴组分的非同步结晶诱导钙钛矿相分离，被认为是制约宽带隙钙钛矿光伏性能提升的重要因素。我们通过原位的同步辐射表征技术研究了卤素非同步结晶的物理机制，发现后结晶的碘组分倾向于沿着特定的（100）面插入富溴相晶格。这种非同步的卤素插入常随着随机的晶面和取向，不利于载流子提取和晶体结构稳定性。因此，通过调控卤素插入方式，进而获得择优晶面和高度取向的钙钛矿薄膜，是实现高效宽带隙钙钛矿光伏器件的重要途径。
本工作中，在DFT计算的理论指导下，作者利用邻苯二胺（OPD）阳离子在钙钛矿晶界处构筑了一种π共轭的分子墙结构。暴露于分子墙同侧的双胺基团与 [PbBr6]4-和[PbI6]4-卤化物在（100）晶面展示出几乎相同的强作用力，诱导卤素组分同步模板化结晶。最终钙钛矿薄膜实现了择优的（100）晶面和垂直的晶体取向，促进了高效的载流子提取，制备的宽带隙钙钛矿光伏器件（1.69 eV）实现了24.13%的光电转换效率（经认证的23.43%），是宽带隙钙钛矿光伏器件中最高的值之一。该卤素插入管理方案为进一步制备更高性能的宽带隙钙钛矿和叠层光伏器件提供了新策略。
以上研究工作得到了国家自然科学基金、河北省优秀青年科学基金、河北大学高层次引进人才项目、河北大学生命科学与绿色发展学科群项目、光伏技术省部共建协同创新中心的资助，以及河北大学物理学院公共测试中心的大力支持。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66970-8
