钙钛矿太阳能电池光电转换效率迅速提升，兼具低成本优势，已成为新一代光伏技术领域的研究热点。尽管该体系效率进展引人瞩目，但钙钛矿太阳能电池高温工况运行稳定性成为制约其进一步商业化的重要障碍。目前，大部分高性能钙钛矿太阳能电池都需要引入氯化甲铵添加剂来稳定物相并调控结晶，来辅助实现高效率。然而，该添加剂在高温条件下极易分解，显著降低了钙钛矿太阳能电池在高温工况条件下的运行稳定性。无甲胺添加的FACsPbI3合金钙钛矿太阳能电池被认为是实现兼具高效率高稳定性钙钛矿光伏的最有前景体系，但是目前该体系性能和稳定性尚不理想。

　　图. 结晶路径转变策略实现高效率高温工况稳定FACsPbI3钙钛矿太阳能电池

在此背景下，南开大学化学学院陈军院士团队袁明鉴教授课题组针对该领域难点问题展开了深入研究，首次揭示了FACsPbI3合金钙钛矿显著的结晶与物相时空差异性是导致薄膜内部存在化学组分异质性的关键原因。这一组分不均一性直接导致了器件在高温工况条件下的性能衰减。基于上述发现，研究团队与合作单位进行了深入的理论模拟分析，结合多维度原位结晶动力学研究，首次提出了具有普适性的配体辅助结晶路径转变策略，实现了高质量均一组分FACsPbI3合金钙钛矿薄膜的可控制备，解决了FACsPbI3钙钛矿薄膜的空间组分异质性问题，成功制备了兼具世界一流的能量转换效率与高温工况稳定性的钙钛矿太阳能电池器件。这为新一代钙钛矿光伏技术发展提供了有力支持。  

国家蛋白质科学研究（上海）设施、上海光源、北京光源及辅助实验室为此项研究提供了研究机时和实验支持。其中，用户利用辅助实验系统进行样品制备相关工作，为后续实验提供可靠的材料基础；在前期探索和基础实验过程中利用BL17B1线站的GIWAXS技术，通过改变掠入射角度从（0.02°-1.0°），探测不同深度的薄膜结晶过程，捕获了不同薄膜的结晶过程结构演变。这些结果为进一步优化提升无甲胺基钙钛矿薄膜质量提供了重要支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08103-7