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(資料圖片)

溶液法制備的鈣鈦礦薄膜的結晶演化對其性能和穩定性至關重要。然而，由于在退火過程中觀察多晶團簇動力學存在實驗上的挑戰，全無機鈣鈦礦的結晶動力學仍知之甚少。

鑒于此，2025年12月12日陜西師范大學田慶文&劉生忠于《ACS Energy Letters》發文，題為“Crystallization Pathway Dictates Performance:Unraveling Microstructural Evolution toward Efffcient and Stable Inorganic Perovskite Solar Cells”。結果表明，增強的雙香豆素(DIC)與鈣鈦礦前驅體的相互作用促進了DIC-Cs+[PbI3-xBrx]?(δ相)異質晶種的自發形成。這抑制了溶劑主導的中間相的形成，并促進了溶劑的揮發。有效擴散活化能從24.5 kJ/mol增加到26.9 kJ/mol，顯著抑制了晶體生長。平均團簇生長速率從320 nm/s降低到237 nm/s。

所得CsPbI3-xBrx薄膜具有高結晶度、低陷阱密度和延長的載流子壽命，使其功率轉換效率達到22.14%，并具有更佳的環境穩定性。這項工作提供了對團簇生長過程的直接原位研究，指導了利用異質晶種制備高質量全無機鈣鈦礦薄膜的方法。

研究亮點：

1.創新結晶調控機制：DIC與鈣鈦礦前驅體形成δ相異質晶種，強相互作用(結合能- 2.479 eV)抑制溶劑中間相生成，推動溶劑揮發，使有效擴散活化能提升至26.9 kJ/mol，實現“快速成核-緩慢結晶”。

2.高效缺陷鈍化策略：DIC通過C-O/C=O協同作用鈍化未配位Pb2+能- 1.699 eV)、-OH與碘形成氫鍵，使陷阱密度從9.59×1015 cm-3降至4.79×1015 cm-3.載流子壽命延長至236.64 ns。

3.效率穩定性雙突破：小面積器件PCE達22.14%，1.0 cm2大面積器件達17.40%;未封裝器件在環境條件下800小時保留96.2%初始效率，顯著抑制δ相轉變。

Wang, Z.; Xie, H.; Zhao, G.; Du, Y.; Zhang, J.; Zhang, B.; Li, R.; Zhou, T.; Yin, G.; Wang, K.; et al. Crystallization Pathway Dictates Performance: Unraveling Microstructural Evolution toward Efficient and Stable Inorganic Perovskite Solar Cells. ACS Energy Letters 2025.

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c03143.