短短数年间，有机无机杂化钙钛矿太阳电池的光电转换效率已经突破24%，成为了极具发展潜力的新一代薄膜光伏技术。然而器件的长程稳定性（如光照诱导器件性能衰退、湿度不稳定性等）制约了该电池技术的商业化应用，因此探明钙钛矿太阳电池器件不稳定性（尤其是光照不稳定性）的潜在机制，进行改进以提升器件稳定性是当前的研究热点之一。
北卡罗来纳大学教堂山分校Jinsong Huang教授课题组系统研究了光照诱导钙钛矿太阳电池性能衰退的潜在机制，结果显示器件温度上升和过量载流子是导致封装电池器件在光照下性能快速衰退的潜在诱因，为设计开发高效稳定钙钛矿太阳电池积累了关键的理论知识。研究人员首先通过两步法在导电玻璃衬底上制备了甲基胺铅碘（CH3NH3PbI3）钙钛矿薄膜，随后对其进行连续的光照辐射，接着测试样品在光照前后的X射线衍射谱，发现光照后CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的晶格衍射峰发生了明显的左移，意味着晶格发生了膨胀，并且薄膜的温度也逐步上升。为了探明是器件温度上升还是光照导致晶格膨胀，研究人员将器件置于反复开关的模拟光源下照射，发现非连续的反复开关光照照射对薄膜的XRD图谱没有影响，表明了是连续光照引起器件温度上升导致了薄膜晶格膨胀。进一步以上述制备的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜为光敏层组装成完整的封装钙钛矿太阳电池器件，并将其置于最大功率点连续光照下运行，研究温度变化对器件性能的影响，实验显示在60℃温度下器件在6个小时内性能发生了快速衰退，而当将运行温度降低到20℃时，器件稳定性提高了100倍以上。通过对不同温度下钙钛矿薄膜的XRD表征，发现运行温度从20℃上升到60℃时，晶格膨胀应力逐步减少，但是器件的性能衰减却加快了，表明诱导器件性能衰减的是温度上升而非晶格应变。进一步研究还发现，当维持器件运行温度在60℃时，变化光照强度也会影响器件性能衰减，即当光照强度从0.1个模拟光源逐步增大到1个标准模拟光源时，器件性能衰减会加快，这表明除了温度外，光生载流子（不同光照强度产生不同量的光生载流子）也会影响器件性能稳定性；而且相比短路状态，开路状态下器件性能衰退更快，表明过量载流子也是影响器件性能衰退的潜在关键因素。综上可知，器件温度上升和过量载流子是导致光照下电池器件性能衰退的主要因素，因此研究人员推测适当调低运行温度可以改善器件稳定性。为此，研究人员在60℃、1个标准模拟太阳光照射下运行电池器件，结果显示器件运行50小时后性能大幅衰退，仅保持了初始效率的5%；相反，当器件在20℃、1个标准模拟太阳光照射下运行时，电池可以稳定连续运行500余小时，且仍可保持95%的初始效率，证实了研究人员的上述推测。
该项研究通过对封装的钙钛矿太阳电池器件性能衰退机制进行系统研究，揭露了器件温度上升和过量载流子的共同作用是导致器件性能衰退的关键因素，为设计开发高效稳定性的钙钛矿太阳电池奠定了关键理论知识。相关研究成果发表在《Advanced Materials》 。
