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卤化钙钛矿太阳能电池有望成为下一代太阳能电池技术，但是虽然研究人员已经开发出改善其材料特性的技术，但没有人理解为什么这些技术有效。新的研究揭示了这些工程解决方案背后的科学，并为开发更有效的卤化钙钛矿太阳能电池铺平了道路。结果，多阳离子协同作用抑制混合卤化物钙钛矿中的相分离，发表在Joule期刊上。

“如果你想设计具有所需特性的卤化钙钛矿太阳能电池，你必须不仅要了解材料在不同条件下的表现，还要了解原因，”Aram Amassian说，他是一篇论文的合着者。北卡罗来纳州立大学的工作和材料科学家和工程师。

在混合卤化物钙钛矿化合物的合成过程中添加铯和铷使得所得太阳能电池更加化学均匀 - 这对于使材料在整个电池中的特性更均匀是至关重要的。但直到现在，没有人知道为什么。

为了研究，研究人员使用X射线诊断来捕获和跟踪合成过程中形成的结晶化合物的实时变化。这些研究在康奈尔高能同步加速器源CHESS进行。

“我们发现一些前体或成分会形成我们想要的化合物以外的化合物，这些化合物可以在整个材料中不规则地聚集关键元素，”Amassian说。

“我们还发现，同时在工艺中引入铯和铷可有效抑制这些其他化合物的形成，促进形成用于制造高性能太阳能电池的所需均匀卤化钙钛矿化合物。”