Характеризация методом синхротронной GIWAXS в режиме *in situ* способствует прорыву в решении проблем, связанных с перовскитами с широкой запрещенной зоной.

Широкозонные перовскиты являются ключевыми светопоглощающими материалами для изготовления высокоэффективных перовскитных/органических тандемных солнечных элементов. Для достижения спектрального соответствия с узкозонными органическими задними батареями, в состав перовскита обычно необходимо вводить более высокую долю брома. Однако, компоненты йода и брома кристаллизуются с разной скоростью при формовании пленки, что может привести к явлению "последовательной кристаллизации", затрудняя равномерное распределение йода и брома и приводя к локальным различиям в составе в тонкой пленке. Эти неоднородные области могут увеличить риск разделения галогенов в перовските под воздействием света, ограничивая эффективность и рабочую стабильность устройства. Чтобы раскрыть процесс изготовления широкозонных перовскитных пленок, исследовательская группа использовала станцию ​​рассеяния широких углов рентгеновских лучей (GIWAXS) 1W1A в Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF) и разработанную старшим инженером Чен Юй приспособление для проведения *in situ* характеризации GIWAXS в среде азота, чтобы отслеживать структурные изменения широкозонной перовскитной пленки от нанесения методом спин-коутинга до отжига.

Результаты *in situ* GIWAXS показали, что после нанесения методом спин-коутинга дифракционный пик перовскитной пленки быстро разделился на два пика, указывая на то, что фаза, богатая бромом и фаза, богатая йодом сформировались уже на стадии влажной пленки (Рисунок 1). Основываясь на этом явлении, исследовательская группа ввела добавку TDB (4-[3-(трифторметил)-3H-диазирин-3-ил]бензиламин гидрохлорид) для регулирования кристаллизации. *In situ* GIWAXS показал, что TDB может подавить первичное выделение фазы, богатой бромом, поддерживая более однородную структуру смешанного галогенида во влажной пленке (Рисунок 1), и способствовать преимущественному росту зерен перовскита вдоль ориентации (100) в процессе последующего отжига (Рисунок 2).

Рисунок 1. *In situ* GIWAXS раскрывает механизм фазовых превращений смешанного галогенидного перовскита на стадиях спин-коутинга и отжига

Рисунок 2. *In situ* GIWAXS раскрывает индукцию ориентации молекул добавки в перовскитной пленке во время отжига

Благодаря сочетанию *in situ* характеризации синхротронного излучения и стратегий регулирования добавок, группа добилась точного контроля над процессом кристаллизации широкозонного перовскита, что позволило достичь сертифицированной стабильной эффективности 28,04% для перовскитных/органических тандемных солнечных элементов, установив новый мировой рекорд. Соответствующие результаты были опубликованы в *Nature* под названием “Perovskite–organic tandem solar cells with a photo-transformable stabilizer”.