近日，湖北大学材料科学与工程学院章天金、王多发团队在《Nature Communications》发表题为《Mechanistic insight into α-to-δ phase transition and stabilizing α-phase FAPbI3 via regulating δ-phase orientation》的研究成果。湖北大学为第一完成单位，2022级博士研究生邢楚武为第一作者，章天金教授、王多发教授以及陕西师范大学刘治科教授为共同通讯作者。

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甲脒铯基铅碘钙钛矿（FACsPbI₃）凭借优异的光电性能，已成为构筑高效钙钛矿太阳能电池的核心光吸收材料。然而，该材料光活性的黑色立方α相结构稳定性较差，在室温环境下易自发发生相变，转变为无光活性的黄色六方δ相，这一关键问题严重制约了钙钛矿器件的长期运行稳定性，极大阻碍了其商业化落地进程。

针对这一技术瓶颈，该研究团队聚焦FACsPbI₃的相变物理机制开展系统性研究。通过X射线结构精修、掠入射广角X射线衍射（GIWAX）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）等多种微观表征技术，精准追踪并剖析了FACsPbI₃相变过程中的微结构演变规律。表征结果证实，δ相（110）晶面的择优取向特性，可促使δ相与α相（011）晶面之间生成大量面内共格界面。与此同时，α/δ共格界面处存在的晶格失配效应，会对α相FACsPbI₃产生显著的拉伸应变，最终使α/δ界面成为诱发材料相变的活性位点。基于上述相变机理，团队通过在钙钛矿前驱体溶液中引入二维类钙钛矿功能材料，利用二维类钙钛矿（002）晶面与δ相（110）晶面之间优异的结构匹配特性，成功构筑出稳定的2D/δ共格界面。该界面可通过界面应力有效打破δ相（110）晶面的择优取向优势，从根源上抑制α/δ相变活性界面的生成，最终实现α相FACsPbI₃结构稳定性的大幅提升，为高性能、高稳定FACsPbI₃基钙钛矿太阳能电池的研发与应用提供了可靠的机理支撑与技术策略。

图2 二维类钙钛矿对α/δ界面调控及物理机制

基于该相界面调控策略制备的正式结构钙钛矿太阳能电池实现了25.61%的光电转换效率，认证效率为25.49%。未封装器件在70%相对湿度环境下老化1000小时后仍可保留90%的初始效率；经过1000小时连续最大功率点跟踪测试后，仍保持90%的初始效率，展示出优异的稳定性。

图3 器件光伏性能

章天金、王多发团队长期深耕光电功能材料与器件、微波介质陶瓷以及铁电压电材料与器件领域，聚焦相关材料的机理探究、技术攻关与器件应用。先后主持承担多项重大重点科研项目，相关成果发表于《Advanced Materials》《Nature Communications》《Small》等国际权威学术期刊，斩获湖北省科技进步奖多项。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-73739-0

（审稿：陈亮　终审：覃红英）