随着有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的快速发展，其光电转换效率已经得到了明显地提升。然而其稳定性，尤其是光照稳定性依然较差，严重的阻碍了其大规模工业化应用。有研究发现，光照下钙钛矿薄膜的光致发光强度会明显上升，其主要归因于I-离子的光辅助迁移。此外，还有一些研究认为钙钛矿MAPbI3薄膜会在光照下不可逆地降解为PbI2直至Pb0，然而对于其光降解路径仍然存在较大的争议。如何研发有效的表征技术手段，能在氮气光照环境下以及纳米甚至原子尺度来捕获钙钛矿薄膜的降解路径，是揭示其光照失稳特性的重中之重。
基于前期研究基础，北京工业大学材料与制造学部隋曼龄教授（通讯作者）和卢岳博士(第一作者)，在国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》上发表了一篇题为“Decisive Influence of Amorphous PbI2-x on Photode gradationof Halide Perovskite”的文章（doi：10.1039/D1TA01730F）。该文章重点关注了光照氩气环境条件下，可见光光照对钙钛矿MAPbI3薄膜光降解路径的影响，尤其观察到非晶相PbI2-x的产生，其对钙钛矿的光降解过程起着决定性的作用。
论文链接：
https://doi.org/10.1039/D1TA01730F
利用球差矫正透射电子显微镜以及准原位的表征方法，他们首次观察到MAPbI3薄膜光降解过程由晶界处发生，并伴随着Pb0颗粒的生成。而Pb0颗粒的生长动力学满足r∝t0.5的指数规律，即由元素界面扩散所决定的降解模型。而准原位电镜研究显示，钙钛矿薄膜降解过程中不仅仅伴随着Pb0颗粒的产生，I2元素也会发生沉积，此时钙钛矿薄膜会形成Pb0颗粒的扩散通道，该通道也是MAPbI3薄膜重要的光降解路径。
原子尺度高角环形暗场像（HAADF）表征发现，Pb0颗粒外层存在一层非晶态的PbI2-x（x≈0.4）物质，该物质与Pb0构成了明显的core-shell纳米结构。该结构与MAPbI3薄膜的降解边界连接，构成了一个完整的钙钛矿薄膜光降解通道。该工作首次在纳米尺度上观察到了有机无机杂化钙钛矿薄膜的光降解通道，而非晶态中间体的产生是决定钙钛矿薄膜光降解路径的核心所在。该工作为研发高效稳定的钙钛矿材料提供了新的设计思路。
图1：钙钛矿MAPbI3薄膜光降解过程中Pb0的产生。
图2：光降解过程中Pb0颗粒生长满足r∝t0.5指数生长规律。
图3：准原位电镜观察钙钛矿MAPbI3薄膜光降解过程。
图4：首次发现钙钛矿MAPbI3薄膜的光降解通道。
图5：非晶态的PbI2-x（x≈0.4）与Pb0构成了明显的core-shell纳米结构。
图6：钙钛矿MAPbI3薄膜光降解机理解释。
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