近日，由功能材料研究所师生撰写的论文“Strain-Induced Intrinsic Constraint Boosts Slow-Thermalization and Fast-Transfer of Carriers in FAPbI₃ Quantum Dot Solar Cells”在材料科学领域国际顶级期刊《Advanced Materials》在线发表。该研究提出的应变诱导本征约束策略，为解决钙钛矿量子点太阳能电池性能提升瓶颈提供了创新性解决方案，彰显了功能材料研究所在新能源材料与器件领域的前沿研究实力。此论文是由功能材料2022级研究生何生辉同学主要撰写，阙美丹副教授、魏剑教授共同指导下完成，阙美丹副教授为此论文的第一兼共同通讯作者，何生辉为第二作者，魏剑教授为共同通讯作者。

有机-无机杂化碘化甲脒铅（FAPbI₃）量子点凭借优异的光电特性，成为钙钛矿太阳能电池领域的研究热点。然而，其晶格主要依赖较弱的Pb-I键支撑，软晶格结构易发生畸变与离子迁移，导致电荷分布无序、载流子输运受阻，严重制约光电转换效率与稳定性提升。此前的研究工作表明，表面配体交换、缺陷钝化等策略虽能改善表面化学环境，却无法从根本解决软晶格本征不稳定性；应力工程虽为潜在方向，但精准应变调控的分子设计与载流子动力学机制尚未明确，成为领域内亟待突破的关键问题。

针对上述挑战，团队提出应变诱导本征约束策略，通过在FAPbI₃量子点表面引入富氮配体（胍基乙酸，GA-acid），构建可控的各向异性应变场（ε=0.53~0.78%），如同为软晶格套上“紧箍咒”，实现结构稳定性与载流子动力学的协同优化。主要体现在两个方面：

（1）晶格稳定性强化

GA-acid凭借独特的空间体积调控效应，可精准填充量子点表面A位空位，通过自增强应力显著提升Pb-I键强度，有效抑制离子迁移与晶格畸变。X射线衍射与高分辨透射电子显微镜表征显示，修饰后的量子点晶格有序度显著提升，（100）（200）晶面衍射峰分裂现象减弱，近表面晶格弯曲程度得到精准控制。

（2）载流子“慢热化-快传输”协同效应

慢热化：压应力增强Pb-O/I反键耦合，促进电子局域化并触发声子瓶颈效应，将载流子初始热化时间延长至86.45 ps，减少能量损耗；

快传输：拉应力削弱Pb-Pb轨道重叠，降低电子-空穴波函数交叠程度与非绝热耦合，使载流子有效传输效率大幅提升，Pb-Pb相关载流子衰减时间从196.33 ps延长486.48 ps。

基于应变诱导本征约束策略构建的FAPbI₃量子点太阳能电池，实现了17.11%的光电转换效率与20.96 mA・cm^-²的短路电流密度，外量子效率光谱在400-800 nm波段响应显著增强，积分电流密度与实验值高度吻合。稳定性测试表明：量子点溶液在4℃、20%相对湿度下老化60天后，制备的器件效率仍保持初始值的88.2%；未封装器件在25℃、20-25%相对湿度的常态环境下，360小时运行后效率留存率达90.1%，远超对照组，展现出优异的长期稳定性。

瞬态光电流、瞬态光电压与电化学阻抗谱分析证实，应变诱导本征约束策略可降低器件电荷复合速率，提升载流子寿命（从1.74 ms延长至2.78 ms）与电荷迁移率，进一步验证了该策略在载流子输运优化中的有效性。

何生辉同学在其导师的悉心指导下，在校期间以超乎常人的努力完成硕士学位论文的工作内容，撰写的论文相继在《Journal of Materials Chemistry C》、《Small》、《Advanced Materials》发表，并参与2篇《ACS Applied Materials & Interfaces》的合作工作，现已被西安交通大学电信学部电子科学与技术专业录取为2025年博士研究生。

国际期刊《Advanced Materials》收录于Wiley数据库中，在中科院SCI分区中属于1区期刊（大区，大类学科：材料科学；小类学科含化学综合、物理化学、材料科学综合、纳米科技、应用物理、凝聚态物理等，均为1区Top）。2025年科睿唯安（Clarivate Analytics）最新公布的《Advanced Materials》的影响因子（Impact Factor，IF）为26.8，凭借这一指标持续稳居材料科学领域前列。