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0 近期，西安电子科技大学集成电路学部的郝跃院士团队，在张春福教授和董航博士等人的共同努力下，于Advanced Energy Materials（中科院一区TOP期刊，影响因子24.4）上发表了题为“采用双调控策略调节钙钛矿结晶动力学以提升钙钛矿太阳能电池性能”的研究成果。该论文的第一通讯单位为西安电子科技大学，合作单位为西安理工大学。论文的共同第一作者为集成电路学部的博士后董航与西安理工大学的屈晋松，而共同通讯作者则为西安电子科技大学的张春福教授和西安理工大学的卢刚。
高性能钙钛矿太阳能电池的制备高度依赖于具有高结晶度和应力可调性的钙钛矿薄膜沉积技术。然而，FAPbI3钙钛矿材料的环境敏感结晶特性往往导致结晶过程难以控制，从而限制了相关光电器件的性能提升。尽管科研人员已在材料制备、机理分析与器件实现方面取得了一系列成果，但对于大尺寸阳离子/高沸点前驱体溶剂掺杂引发的钙钛矿薄膜成膜机理和应力调控机制的研究仍显不足，共性科学问题尚待明确。
鉴于此，张春福教授团队提出了一种创新的策略，即利用大晶粒尺寸有机阳离子胍(GA+)和高沸点有机溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的协同掺杂，来调控钙钛矿薄膜的过饱和环境和中间相。通过精细管理成核和结晶过程，团队成功开发出了大晶粒尺寸、均匀且致密的高性能钙钛矿薄膜沉积工艺。结合XRD、GIXRD、原位测试结果和第一性原理计算，团队发现，相较于大离子半径有机阳离子的掺入，结晶动力学的调整是诱导薄膜应力变化的主要因素。采用此策略制备的薄膜，其平均晶粒尺寸增大至715.33nm，最优电池器件的光电转换效率高达25.38%，且未封装的器件在富湿环境中保存2160小时后，仍能保留93.09%的初始效率。
钙钛矿太阳能电池技术正处于产业化前夕，但薄膜的均匀制备和稳定性提升仍是制约其商业化生产的难题。为此，研究团队长期致力于大面积、均匀、稳定钙钛矿薄膜沉积技术的研究，并已开发出基于狭缝涂布和刮涂技术的多种高质量钙钛矿薄膜沉积工艺和器件组装技术。此次的研究成果是团队在薄膜沉积技术优化和内部应力调控这一基础研究方向上的最新进展。该技术主要利用大离子半径有机胍盐和高沸点NMP有机溶剂，通过精准调控薄膜的结晶动力学和内部应力，为高质量钙钛矿薄膜沉积技术的开发提供了新的思路，也为高效、稳定钙钛矿太阳能电池器件的制备提供了理论指导和实验支持，有助于我国早日实现“双碳”战略目标。
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