δ-CsPbI3中间相辅助法构筑高质量Cs/FA/MA三元钙钛矿薄膜学术资讯

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Cs/FA/MA三元阳离子钙钛矿太阳能电池因其高效率以及高稳定性受到了广泛关注。目前的Cs/FA/MA钙钛矿薄膜通常使用反溶剂一步沉积法来制备。然而在实际的产业化生产中，大量使用有机溶剂是对环境非常不友好。因此，为了能够使用两步法制备出高质量的Cs/FA/MA钙钛矿薄膜，不少学者致力于发展连续沉积技术。近期，江汉大学刘钰旻以及武汉大学赵兴中的团队联合发展了一种δ-CsPbI3中间相辅助法，该方法通过在PbI2前驱体溶液中加入适量的CsPbI3溶液，促进了碘化铅与FAI溶液的反应，获得了晶体取向更好、晶粒更大的高质量Cs/FA/MA钙钛矿薄膜。

图1. (a,b) 不同CsPbI3中间相含量的PbI2薄膜以及相对应的钙钛矿薄膜XRD谱图; (c) 不同PbI2薄膜的SEM图像; (d,f) 相对应的钙钛矿薄膜图片; (e) 粒径分布统计图

该工作发现，通过向PbI2前驱体溶液中加入CsPbI3溶液，能够在PbI2薄膜中形成δ-CsPbI3中间相。中间相的形成能够促进PbI2转化为钙钛矿，获得[001]取向更好的钙钛矿薄膜。钙钛矿晶粒能够随着δ-CsPbI3中间相的增加而逐步增大。作者结合实验及形核生长动力学分析，对δ-CsPbI3中间相诱导钙钛矿薄膜晶粒长大的机理进行了研究，为PbI2薄膜的二次形核提供了新见解。

通过对不同薄膜的荧光性能、光伏性能以及水氧稳定性进行系统的研究调查。作者发现，虽然δ-CsPbI3中间相能够诱导钙钛矿薄膜晶粒长大，但是过量的δ-CsPbI3中间相会导致δ相钙钛矿的生成，严重影响薄膜的荧光性能、光伏性能以及水氧稳定性。因此，δ-CsPbI3中间相的含量应该控制在10%以下，以避免δ相钙钛矿带来的不利影响。

本工作首次提出了δ-CsPbI3中间相辅助生长法，使用廉价的原料，简易的工艺，通过连续沉积法获得了高质量的Cs/FA/MA钙钛矿薄膜。为连续沉积薄膜制备技术的组分工程提供了新见解和新途径。

这一成果近期发表于Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者是武汉大学硕士研究生汪少夫。通讯作者为江汉大学刘钰旻副研究员和武汉大学赵兴中教授。

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