陈永华最新ACS：结晶控制赋能热蒸发法制备PSCs与PeLEDs|晶体|结晶|蒸镀|金属|钛矿|陈永华(明郑)

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具有优异光电性能的金属卤化物钙钛矿，已成为下一代光伏与显示技术的理想候选材料。尽管溶液法制备的器件效率已逼近理论极限，但其规模化制备能力与长期稳定性仍面临挑战。南京工业大学陈永华和郭庆勋等人指出，热蒸发技术凭借在规模化生产及薄膜均匀性方面的优势，在钙钛矿太阳能电池（PSCs）与钙钛矿发光二极管（PeLEDs）的制备中备受关注；近年来该技术制备的器件性能实现快速提升，已逐步接近溶液法制备器件的水平，而其核心难点在于对结晶动力学的调控，以获得高质量钙钛矿薄膜。基于此，陈永华、郭庆勋等人的综述系统梳理了热蒸发法钙钛矿薄膜的结晶机理及调控策略，重点阐述分步蒸发与共蒸发两种主流沉积工艺，深入探讨薄膜成膜机制及关键沉积参数对结晶过程的影响，同时总结器件性能的最新研究进展并梳理领域内亟待解决的挑战，以期为相关技术的后续发展提供指导，加速这一极具潜力技术的商业化应用。

从工业应用价值来看，热蒸发技术与现有生产线的高度兼容性大幅降低了投资成本与技术风险，使其具备独特优势。成熟的有机发光二极管（OLED）生产设备（包括高精度蒸镀系统、精细金属掩膜板及簇式真空腔室）无需大幅改造，即可直接用于制备热蒸发法钙钛矿显示面板，为OLED产线向PeLED产线的平稳过渡提供了可行路径。对于钙钛矿-硅叠层电池而言，其对沉积工艺的核心要求是保障精密硅底电池的完整性，而热蒸发法作为无溶剂工艺恰好满足这一需求——可在不损伤钝化结构（如隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池、本征薄层异质结（HJT）电池中的钝化结构）的前提下，实现钙钛矿顶电池的均匀沉积。因此，该技术在叠层电池工业化应用中极具适配性，成功攻克了该领域产业化进程中的两大核心难题（大面积薄膜均匀性与底电池结构防护），进而有力推动大面积光伏器件与多色显示器件的商业化进程。

尽管优势显著，该技术仍存在亟待突破的瓶颈。

一方面，多源蒸镀系统的复杂性带来诸多挑战，包括大面积衬底的均匀加热、高精度定位与传输，以及真空环境的稳定维持等，均需进一步的工程化方案解决；

另一方面，开发适用于规模化生产的原位监测技术对保障批次间产品质量一致性至关重要，建立材料回收系统则是改善当前较低材料利用率、有效控制生产成本的关键举措。

现阶段，热蒸发法制备的PSCs与PeLEDs已取得显著进展，性能逐步接近溶液法制备器件的水平，共蒸发与分步蒸发仍是当前钙钛矿薄膜热蒸发制备的主流技术路线。陈永华、郭庆勋等人强调，实现对前驱体蒸镀过程、无溶剂条件下晶体成核与生长动力学及衬底界面作用的精准调控，是优化钙钛矿薄膜结晶质量、最大化器件光电效率的核心。凭借优异的大面积薄膜均匀性、高工艺重复性与环境友好特性，热蒸发技术在钙钛矿薄膜及器件的规模化制备中展现出巨大潜力，为相关技术的商业化应用铺平了道路。

与此同时，提升热蒸发法钙钛矿薄膜与器件性能仍面临四项关键挑战：

其一，甲脒碘（FAI）、甲胺碘（MAI）等铵盐类卤化物源的蒸镀速率稳定性显著差于传统有机小分子与无机卤化物，实现此类盐源蒸镀过程的稳定可控，是保障钙钛矿薄膜制备重复性的核心前提；

其二，铵盐材料与石英晶体微天平传感器的附着力较差，给共蒸发过程中蒸镀速率与薄膜厚度的实时精准监测带来阻碍；

其三，开发与热蒸发工艺兼容的分子添加剂，对调控钙钛矿薄膜固相结晶过程、提升薄膜质量具有重要意义；

其四，设计并优化适配不同钙钛矿组分的真空工艺电荷传输层至关重要，这将为全无溶剂化钙钛矿光电器件的研发与性能调控奠定基础。

总体而言，陈永华、郭庆勋等人认为，尽管热蒸发技术在成本控制、材料研发与工艺调控复杂性等方面仍存挑战，但仍有望推动钙钛矿技术从实验室走向大规模商业化生产；而这一技术突破的实现，有赖于工艺技术的持续改进、设备的创新升级以及智能控制系统的引入。