近日，南开大学李跃龙课题组博士生张鑫鹏与硕士生李向宇合作，针对宽带隙钙钛矿太阳能电池开路电压损耗严重，卤素光照下相分离等问题，采用绿色混合反溶剂调控宽带隙钙钛矿结晶并深入研究其结晶过程中结晶取向卤素迁移。该研究以“Precise Control of Crystallization and Phase-Transition with Green Anti-solvent in Wide-Bandgap Perovskite Solar Cells with Open-Circuit Voltage Exceeding 1.25 V”为题在Small期刊发表。

图一.(a) FACs钙钛矿薄膜反溶剂辅助结晶工艺流程图。 (b) 高斯软件分别计算出EA、SBA、IPA和EtOH的表面静电势图。（c）和（d）不同绿色混合反溶剂处理钙钛矿薄膜后的器件性能统计箱式图。

      宽带隙钙钛矿由于卤素溴组分含量较高，结晶过程中大量的卤素迁移导致结晶完成的薄膜中形成大量缺陷位点，即为非辐射复合中心。我们采用不同极性醇类混合乙酸乙酯作为反溶剂，能够改善卤素原子的迁移同时改变钙钛矿中络合物的结晶取向。

图二. 时间监测下钙钛矿薄膜在不同混合比例的反溶剂 (a) EA，(b) EA-IPA 7-1，(c) EA-IPA 3-1， (d) EA-IPA 1-1处理后的稳态荧光光谱（PL）。时间监测下钙钛矿薄膜在不同混合比例的反溶剂 (e) EA，(f) EA-IPA 7-1，(g) EA-IPA 3-1，(h) EA-IPA 1-1处理后的X射线衍射图谱（XRD）。

       时间监测的稳态荧光光谱（PL）和X射线衍射图谱（XRD）表征进一步证实，在绿色反溶剂乙酸乙酯中加入适量的异丙醇能够控制钙钛矿的结晶和生长过程。因此，对于1.67 eV 带隙正式钙钛矿太阳能电池，实现了20.04%的效率和420 mV的最小开路电压损失。

       南开大学电子信息与光学工程学院光电子所张鑫鹏博士生和李向宇硕士生为共同第一作者；李跃龙副教授为论文唯一通讯作者。该研究工作获得国家自然科学基金等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202208289