文章信息
第一作者：王世珩
通讯作者：张懿强*
单位：郑州大学
研究背景
有机 - 无机杂化
钙钛矿太阳能电池是极具潜力的
光伏技术，但 FAPbI3钙钛矿结晶过程不受控，易形成缺陷多、结晶度欠佳的薄膜，且大面积制备时结晶不均问题突出，导致器件效率受限、长期稳定性不足，制约了其规模化应用。
文章简介
近日，来自郑州大学的张懿强，在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Dual-Mode Molecular Regulation of Perovskite Crystallization Enables Efficient and Stable FAPbI3 Solar Cells and Modules”的研究文章。该研究文章提出将碳酸二苯酯(DPC)用作双功能分子调节剂，通过协同的羰基-Pb²⁺共价配位与芳香族 π-Pb²⁺非共价相互作用，调控 FAPbI3钙钛矿的成核与生长过程，获得均匀大晶粒、低缺陷密度的钙钛矿薄膜，使钙钛矿太阳能电池(PSCs)及组件在效率、稳定性和可扩展性上显著提升，为解决钙钛矿结晶瓶颈提供了通用分子策略。
图1.DPC分子对钙钛矿结晶过程的调控策略
本文要点
要点一：双模式分子设计
在这项研究中，采用碳酸二苯酯(DPC)作为钙钛矿结晶的双功能调节剂。DPC 与钙钛矿前驱体发生两种互补的相互作用：通过羰基氧向 Pb2+提供共价配位以及通过其芳香族 π 系统与 Pb2+发生非共价 π-Pb2+相互作用。
要点二：钙钛矿结晶过程调控
这种双模式协调作用在湿膜形成过程中促进了早期 PbI2 的成核，同时通过与 PbI2 的强相互作用抑制了钙钛矿晶体的生长。这种协同调节作用产生了结晶度更高、缺陷密度更低的大面积均匀钙钛矿薄膜。
要点三：高性能光伏器件
DPC的引入可使光电转换效率(PCE)从23.65%提升至26.61%(认证值为26.21%);同时，经DPC改性的钙钛矿微型组件的光电转换效率达到21.24%。封装后的目标器件在1200小时的存储(ISOS-D-3)后，仍能保持其初始PCE的90%以上;在1100小时的最大功率点(MPP)跟踪(ISOS-L-2)后，也能维持其初始PCE的90%，这表明其运行稳定性得到了显著提升。
要点四：前瞻
总体而言，这项工作展示了一种可推广的分子策略，用于克服钙钛矿材料内在的结晶瓶颈问题，为开发高效、稳定且可规模化生产的光伏器件开辟了一条可行之路。
文章链接
“Dual-Mode Molecular Regulation of Perovskite Crystallization Enables Efficient and Stable FAPbI3 Solar Cells and Modules”
https://doi.org/10.1002/adma.202517246
通讯作者简介
张懿强教授简介：主要从事钙钛矿材料设计、结构分析以及印刷制造太阳电池的研究工作。已发表SCI学术论文100余篇，被引用1万余次(H因子55)，受邀撰写英文专著章节2 章;担任Nature、Nat. Commun.、Adv. Mater.等30多个国际学术期刊审稿人;授权/受理中国发明专利20余项;主持国家自然科学基金、河南省重点研发专项、河南省高校科技创新人才计划、企业横向重大项目等10余项。
指导多个学生团队先后获得中国国际大学生创新大赛金奖(2025)、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家二等奖(2023)、“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛
铜奖(2019)、全国大学生冶金科技竞赛国家一等奖(2022)、iCAN大学生创新创业大赛国家一等奖(2023)、全国大学生能源经济学术创意大赛国家一等奖(2023)、第十六届全国大学生创新年会展示等十余项国家级学科竞赛奖。曾获国家优秀自费留学生奖学金(驻美使馆)、河南省青年五四奖(青年科技工作者)、河南省教育系统教学技能竞赛二等奖;主持/参与省级教改项目2项。
第一作者简介
王世珩简介：2019年本科毕业于上海理工大学，博士师从宋延林研究员，目前在郑州大学从事博士后研究工作。研究方向聚焦钙钛矿薄膜材料与器件研究。以第一作者及通讯作者身份在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Nano Res.、J. Energy Chem.等学术刊物上发表多篇研究论文。
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