大连理工大学能源科学与工程系杨继雄教授领衔的国际研究团队在《Matter》杂志发表重要研究成果，首次在原子尺度实时观测并解析了钙钛矿材料的水致降解全过程。这项历时三年的研究不仅揭示了钙钛矿材料在潮湿环境中的结构演变规律，更提出了切实可行的稳定性提升方案，为钙钛矿光电材料的商业化应用扫清了关键障碍。

钙钛矿材料因其卓越的光电转换效率和相对低廉的制备成本，被视为下一代光伏和显示技术的核心材料。然而，其对水分的敏感性严重制约了其实际应用。杨教授团队创新性地搭建了原位液相透射电子显微镜观测系统，成功实现了对甲基铵碘化铅钙钛矿(MAPbI3)纳米晶体在水中降解过程的实时原子级观测。

研究发现，钙钛矿晶体的不同晶面在水环境中的溶解速率存在显著差异。杨教授解释道："我们首次发现(100)晶面的溶解速率是(110)晶面的3倍以上，这种各向异性降解导致晶体形貌从立方体逐渐转变为球形。"研究团队通过分子动力学模拟进一步证实，这种差异源于不同晶面原子排列方式导致的配位环境差异。

基于对降解机制的深入理解，研究团队开发出两种有效的稳定性提升策略：一是采用含硫醇基团的配体进行表面修饰，通过形成强Pb-S键增强表面稳定性;二是使用含氟聚合物进行包覆，形成疏水保护层。实验结果显示，优化后的钙钛矿材料在相对湿度85%环境中的使用寿命延长了15倍以上。

该研究获得了国家自然科学基金重点项目支持，并联合了韩国科学技术研究院、美国劳伦斯伯克利国家实验室等国际顶尖科研机构共同完成。研究团队已就相关技术申请了5项发明专利，并与国内多家光伏企业展开产业化合作。

"这项研究为钙钛矿材料的稳定性设计提供了全新的思路，"杨教授表示，"我们正在将研究成果应用于钙钛矿太阳能电池组件的开发，预计两年内可实现商业化量产。"业内专家认为，这一突破将显著加速钙钛矿材料在光伏发电、新型显示等领域的应用进程。

更多信息： Hyeonjong Ma 等人，《水诱导金属卤化物钙钛矿纳米晶体降解机制》，Matter (2025)。期刊信息： 物质