23.15%效率@49.91 cm²！晶体溶剂预晶种策略助力可规模化PSCs制备|卤化物|晶体溶剂|晶格|钛矿

主要内容

溶液法制备的钙钛矿薄膜中，掩埋型形貌缺陷与电子缺陷会严重损害基于自组装单分子层（SAMs）的高性能反式钙钛矿太阳能电池的光伏性能与稳定性。针对这一关键问题，香港科技大学周圆圆、中国科学院青岛生物能源与过程研究所逄淑平等人联合提出低维卤化物晶体溶剂化物（CSVs）预晶种策略，精准调控钙钛矿薄膜底部生长，有效抑制掩埋界面的形貌缺陷与电子缺陷。

CSV可在SAM表面实现纳米结构引导的前驱体润湿，并为钙钛矿薄膜底部带来晶格限域型溶剂退火效应，显著减少界面空洞与纳米沟槽；同时在薄膜底部形成CSV衍生卤化物钝化层，降低电子缺陷密度，构建利于空穴抽取的界面能级结构。这种由CSV预晶种实现的多功能协同效应，突破了传统晶种策略仅能调控形核的局限。

基于该策略，反式钙钛矿太阳能电池实现了26.13%的光电转换效率，填充因子高达86.75%，并按照ISOS‑L‑1与ISOS‑T‑1测试标准展现出显著提升的光照稳定性与热稳定性。研究团队进一步在49.91cm²的钙钛矿小型模组上实现了23.15%的光电转换效率，充分证明该策略具备优异的规模化制备潜力。

本研究证实，CSV预晶种能够显著改善前驱体在SAM表面的润湿性，通过独特的退火效应同步消除形貌缺陷与电子缺陷，优化界面能级与空穴传输动力学，同时提升器件底部界面在光照与热场下的化学稳定性和力学稳定性。

尽管本工作仅为概念验证，但CSV作为一类结构丰富的杂化材料体系，可通过有机阳离子与溶剂分子的灵活设计，为钙钛矿光伏掩埋底部界面工程开辟全新研究方向。由CSV介导的溶液润湿与晶格限域溶剂退火策略具有普适性，不仅适用于钙钛矿体系，还可拓展至其他软晶格材料及各类光电器件的界面工程领域。