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在无机钙钛矿太阳能电池（PSCs）的研究领域中，CsSnI₃材料凭借其卓越的光电性能和热稳定性，已成为科研人员关注的焦点。然而，CsSnI₃薄膜在制备过程中面临的快速结晶特性以及Sn(II)相关的高缺陷密度问题，一直是制约其性能提升的关键瓶颈。针对这一挑战，中国科学院化学研究所宋延林教授、蒋克健教授与天津大学周雪琴教授带领的科研团队，提出了一种创新的原位阳离子交换策略。

该团队以碘化亚锡（SnI₂）、甲酸铯（CsFa）和碘化二甲胺（DMAI）为前驱体，通过精确控制反应条件，成功实现了CsSnI₃钙钛矿薄膜的高效制备。在薄膜生长过程中，首先观察到一维（1D）结构的DMASnI₃中间相形成，随后在热退火处理下，该中间相逐步转化为三维（3D）结构的致密CsSnI₃薄膜，同时二甲胺和甲酸等副产物被有效去除。

所制备的CsSnI₃薄膜展现出均匀的覆盖度、优异的结晶质量以及极低的缺陷密度，为钙钛矿太阳能电池的高效性能提供了有力保障。基于该薄膜的PSC器件，以CsSnI₃为光吸收层，实现了高达12.62%的光电转换效率（PCE），相较于使用传统SnI₂和CsI前驱体制备的对照器件（6.82% PCE），性能提升显著。

此外，该PSC器件在氮气（N₂）和空气环境中均表现出优异的长期稳定性。在氮气环境下，经过30天的连续稳定性测试，器件仍能保持初始光电转换效率的85%以上，充分证明了原位阳离子交换策略在提升器件稳定性方面的有效性。

综上所述，本研究提出的原位阳离子交换策略为制备高质量CsSnI₃钙钛矿薄膜提供了一种新方法，有望推动锡基卤化物钙钛矿太阳能电池在光电器件领域的进一步发展和应用。未来，研究团队将继续致力于优化制备工艺和材料体系，以期实现更高性能、更稳定的钙钛矿太阳能电池。

文献信息

Cation In Situ Exchange for Fabrication of CsSnI₃ Perovskite Solar Cells

Mingming Zhao, Ke-jian Jiang, Kun Gong, Limei Wu, Dongzhi Liu, Xueqin Zhou, Yanlin Song

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202505188