本文汇编了6篇钙钛矿前沿研究文献，涵盖应力发光机理、全无机钙钛矿稳定性、界面工程及掺杂效应等方向。研究聚焦中心对称钙钛矿的自还原机制、钙钛矿/WS2异质结设计、界面稳定性优化及元素掺杂策略，从原子尺度揭示结构-性能关系，为钙钛矿太阳能电池与应力发光器件的性能提升和稳定性优化提供了理论依据与设计方向。

钙钛矿材料因其独特的ABX3结构和优异的光电、磁学性能，近年来在太阳能电池、探测器、发光二极管等光电器件领域备受关注。本期钙钛矿速递（下）聚焦钙钛矿材料的应力发光机理、全无机钙钛矿稳定性、光伏性能等特性，多维度呈现钙钛矿材料“结构决定性能”的核心规律，为新一代高效光电器件设计及优化提供理论参考。

Materials Horizons：阳离子空位诱导自还原实现Mn²⁺激活钙钛矿的高效应力发光

应力发光（ML）材料在应力传感、信息防伪、生物成像等领域前景广阔。传统高性能应力发光材料多依赖非中心对称结构晶体，中心对称体系研究少、机理不明。受缺陷诱导Mn⁴⁺ →Mn²⁺自还原启发，研究人员用M1-xGOMx中心对称钙钛矿为模型，创造性提出了阳离子空位主导的自还原与ML机理。本案例[1]采用高温固相反应制备出Mn²⁺激活的中心对称钙钛矿M1-xGOMx（x=0.0%~4.0%）结构，实验表征结合DFT计算表明，V''Mg缺陷模型形成能最低，Mn⁴⁺占据两个Mn²⁺位，产生带负电V''Mg与带正电的Mn''Mg，热激发下前者两负电荷转移至后者并还原为电中性MnMg，即V''Mg主导自还原。高能光子激发诱导的电子-空穴对经能量转移引发Mn²⁺的3d-3d辐射复合，赋予材料优异的PersL和ML性能，与晶体理论预期一致。

Chemical Engineering Journal：中心对称钙钛矿结构（MgGeO3·Mn²⁺）的深红色到近红外应力发光用于潜在的动态签名与防伪

应力发光（ML）是材料在摩擦、拉伸、断裂和压缩等外部机械刺激下发出的从可见光至近红外（NR）的一种发光现象。弹性应力发光材料（EML）因实时、可重复和相对稳定的特点，被认为更适合应力传感、防伪、生物力学和结构诊断。但高性能ML材料仍受发射波段与应用需求不匹配、稀土作为激活离子但自然资源存储量低、发射带较窄等问题。本文[2]报道了一种中心对称钙钛矿应力发光材料MgGeO3·Mn²⁺，其发光来源于单一Mn²⁺发光中心，材料能产生600-800 nm的深红到近红外宽带发射。通过实验结合理论计算表明：MgGeO3中具有较大晶格空间，可容纳更多的缺陷和发光中心Mn²⁺离子，Mn²⁺浓度增加，形成MnMg缺陷；后者导致浅陷能级进一步变浅，有利于光生载流子储存和机械刺激下释放。Mg0.99Mn0.01GeO3表现出更优异应力发光和余晖性能。该材料无需依赖传统非中心对称压电结构，并通过环氧树脂和 PDMS 弹性体实现可重复应力响应，展示了动态签名防伪、信息加密、应力传感和生物成像等方面的应用潜力。

Inorganic Chemistry：全无机Csx(Pb/Sn)yXz卤化物钙钛矿的结构稳定性、光学性质和PCE研究

钙钛矿太阳能电池（PSCs）效率从开始的3.8%提升近30%，但其结构本质具有耐高温、水解、氧化能力差等问题，且含剧毒Pb造成环境污染。全无机Csx(Pb/Sn)yXz卤化物钙钛矿具有高吸光系数、可调可见光谱及良好化学稳定性等优势。本案例[3]中，研究人员基于密度泛函理论（DFT）系统研究了18种全无机钙钛矿的结构稳定性、光学性质与光电转换效率（PCE）。研究显示：γ-CsPbl3、δ-CsPbI3、CsCnF3及CsPb2CI5稳定性较好；γ-CsPbI3-Pnma和CsSnI3-P4/mbm表现出优异的可见光吸收性能及光电转换能力；构建钙钛矿/WS2Ⅱ型异质结后，CsSnI3-Pnma/WS2异质结光电转换效率为14.43%。本研究为后续应用于PSCs活性层建立了信息框架，指明了优化设计方向。

ECS Journal of Solid State Science and Technology：钙钛矿太阳能电池CsPbBr3与CsPbl3第一性原理研究

钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有功率转换效率高、轻量化、柔韧性强等优点，成为下一代光伏技术的候选者备受关注，但在某些条件下，PSCs稳定性仍很差。本文[4]通过第一性原理结合团簇展开和蒙特卡罗算法，研究了CsPbBr3与CsPbI3的结构、电子性质及机械稳定性等综合性能。研究发现：结构上，CsPbBr3呈立方相（空间群Pm-3m）、CsPbI3呈正交相（空间群Pnma），计算的晶格参数与实验吻合良好；热力学上，二者生成热均为负值，表明均可稳定存在且CsPbBr3更稳定；CsPbBr3与CsPbI3的弹性常数满足稳定性准则，证明材料具有机械稳定性；而声子色散曲线沿Γ点有负频率振动，表明化合物有非谐波效应；通用集团展开方法分析Br⁻与I⁻浓度关系，生成26中土工浓度及对称性新的CsPbBr1-xIx结构，并发现体系在约800 K时实现良好混合。本案例有助于更好理解相混合过程及温度对卤化物钙钛矿输运机理的影响。

J. Phys. Chem. C：CH3NH3Pbl3/BaSnO3钙钛矿界面结构、电子与光学性质研究

杂化卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）效率高、成本低，但稳定性不足，其中电子传输层（ETL）界面稳定性直接决定器件性能。掺La的BaSnO3可作为ETL，但CH3NH3PbI3/BaSnO3钙钛矿界面的相互作用，La在界面的作用机理尚不清楚。本文[5]即为此做第一性原理DFT研究。研究发现：CH3NH3PbI3的PbI2端比MAI端更稳定；BaSnO3的BaO与SnO2终止的表面能非常接近，两种表面端可共存。SnO2/PbI2是最稳定的界面构型，此构型可降低价带偏移，增大导带偏移量，利于载流子分离。La掺杂对界面稳定性依赖于掺杂浓度，SnO2/PbI2中La在此表面层更稳定。界面中掺杂La，在保持优良输运性质同时，能提高BaSnO3导电性。本案例从原子尺度揭示了界面的结构-性质关系，为优化PSCs界面、提升器件稳定性提供了理论依据。

J. Phys. Chem. C：Rb掺杂及H2O分解对FAPbl3钙钛矿表面的影响

钙钛矿中杂化卤化铅由于其优异的性能及在光伏、光电领域中的潜在应用，备受大家关注。掺杂不同元素可提高钙钛矿在潮湿环境中稳定性。本文[6]研究人员在FAPbl3中掺杂Rb，研究其对钙钛矿结构稳定性及水分解的影响。PbI2-(001)相对最稳定，其确定为后续理论计算的基准表面。Rb在FAPbI3(001)中掺杂，更倾向于表面，表面结构重构使其更稳定。H2O吸附在Pb-top位点，破坏Pb-I-Pb光吸收通道，造成可见光区域吸收谱下降与PCE（四氯乙烯）衰减。本案例为日后进一步研究PCE在FAPbI3上潮湿环境中降解打下了坚持基础。

参考文献：

[1] Mater. Horiz. 2023; 10 (9): 3476–3487

[2] Chemical Engineering Journal 453 (2023) 139671

[3] Inorg.Chem.2024,63,3303−3316

[4] ECS Journal of Solid State Science and Technology, 2022 11 035012

[5] J. Phys. Chem. C 2019, 123, 16075−16082

[6] J. Phys. Chem. C 2017, 121, 12711−12717

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