近日，《中國科學報》從武漢紡織大學技術研究院、先進紡紗織造及清潔生產國家地方聯合工程實驗室獲悉，該實驗室易長海教授團隊梁子輝博士在合成高取向鈣鈦礦材料研究領域取得突破性進展。
該研究報道了一種直接的全固體合成途徑，稱為“2D-to-3D (α)”。團隊引入一種全新的二維鈣鈦礦，并以此作為模板，通過分子升華實現了全固相轉變為3D鈣鈦礦。相關研究成果以“分子升華實現取向FAPbI3鈣鈦礦的2D-3D轉換”為題，發表于《自然-合成》。
晶體層面的精細排列和戰略性定位對于鈣鈦礦材料的穩定性和光伏效率起著極為關鍵的作用。然而，在傳統方法里，因溶劑去除后的隨機成核現象以及晶體生長難以控制，要想獲得理想的面取向并解析復雜的生長機制，仍然是一個令人費解的挑戰。
由此，團隊提出一種名為“2D -to -3D（α）”的直接全固體合成路徑，此路徑是對傳統“δ -to -α”相變路徑的有力補充。該方案有效推動了高取向α-FAPbI3鈣鈦礦薄膜的生長，其優勢在于能夠精準控制晶面排列并最大程度減少晶格失配。最終，成功制備出功率轉換效率（PCE）達25.01%的鈣鈦礦太陽能電池（PSCs），這一成果對鈣鈦礦太陽能電池向模組制造升級大有益處，在70 cm2 的有效面積上，效率超20%。
該方法不僅解決了溶劑蒸發的復雜動力學問題，而且利用了二維中間體的穩定性，為合成具有優越晶格取向和最小缺陷密度的鈣鈦礦材料鋪平了道路。
相關論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s44160-024-00696-1
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