鈣鈦礦太陽能電池是近年來化學、材料、能源等領域的研究熱點之一。因其高的光電轉化效率(23.7%，遠超過市場上廣泛使用的多晶硅太陽能電池的效率)和低廉的成本，其產業化前景十分光明。

然而，與硅基太陽能電池超過20年以上的使用壽命相比，鈣鈦礦太陽能電池的長期穩定性是制約其應用的瓶頸問題。

廈門大學化學化工學院田中群院士課題組和毛秉偉教授課題組合作在鈣鈦礦材料長期穩定性研究方面取得重要進展，

本工作通過制備一系列高品質的含銫混合陽離子、混合鹵素鈣鈦礦單晶合金，以研究鈣鈦礦材料在光、熱、水氧條件下的長期穩定性。

單晶體系可以有效的排除鈣鈦礦太陽能電池復雜的晶界、界面及界面材料對穩定性的影響，可以反映鈣鈦礦材料本征的長期穩定性。

研究發現，當銫含量達到10%或溴含量達到15%時，在水氧的作用下會發生兩種相分離過程，同時陽離子對陰離子的相分離具有協同影響作用。

為此，本工作優化出一個具有高度穩定性的鈣鈦礦新組分：其在10,000 h 的水氧穩定性和1,000 h 的光穩定性測試中依然保持優異的結構穩定性。

同時此組分具有長達16 μs的載流子壽命，有望成為制備高效率且穩定的鈣鈦礦太陽能電池的新組分。

通過單晶結構解析，進一步揭示了此組分高度穩定性的內在原因。該工作為指導和發現更為穩定的鈣鈦礦材料提供了新的研究思路和方法。

相關結果“Toward long-term stability: single crystal alloys of cesium-containing mixed cations and mixed halides perovskite”發表于J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.8b11610)。

Chen L, Tan Y Y, Chen Z X, et al. Toward long-term stability: single crystal alloys of cesium-containing mixed cations and mixed halides perovskite[J]. Journal of the American Chemical Society, 2019.