同位素功能化钙钛矿的重量越重 稳定性越好

CD3ND3PbI3(左)和CH3NH3PbI3(右)单晶的压力依赖性PL演化的色图。

有机-无机杂化碘化铅钙钛矿被普遍认为是非常有前途的光伏(PV)材料。尽管不断报告了优异的PV性能，但如何操纵这些混合钙钛矿以实现非凡的光电性能以及更大的固有结构稳定性变得越来越受到关注。有机-无机卤化物钙钛矿的柔软性质使其晶格特别适合外部刺激(例如压力)，从而提供了一种有效的方法来改变其结构，以实现非凡的光电性能。然而，这些软材料同时具有一般特征，即使非常温和的压力也将导致有害的晶格畸变并削弱临界的光-质相互作用，从而触发性能下降。

由高压科学和技术高级研究中心(HPSTAR)的科学家领导的国际研究小组报告了对混合钙钛矿的全面高压同位素研究。令他们惊讶的是，他们观察到通过氢同位素效应可以显着抑制压力驱动的晶格紊乱，这对于改善以前无法获得的光学和机械性能至关重要。通过基于中子/同步加速器的原位分析和光学表征，确信氘代 CD3ND3PbI3具有显着的三倍光致发光(PL)增强，在高峰值压力后，PL3仍具有可保留的PL，结构坚固性更高 压缩-减压循环。

研究人员还提出了一个原子级的理解，即有机亚晶格和碘化铅八面体框架与结构光子之间的强相关性，其中动态性较弱的CD3ND3+阳离子对于通过空间和库仑法维持长程晶体有序至关重要互动。此外，与设备相关的研究结果表明，基于CD3ND3PbI3的太阳能电池具有与基于CH3NH3PbI3的设备相当的光伏性能，但表现出相当慢的降解行为，因此代表了一种范式提示同位素功能化钙钛矿可用于设计的更好材料和更稳定的光伏应用材料。