鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展極其迅速，自2009年首次被報道以來，其光電轉(zhuǎn)換效率從最初的3.8%迅速提升至超過26.7%。鈣鈦礦材料具有獨特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)使其在高效、輕薄、柔性及低成本等方面展現(xiàn)出巨大潛力。然而，大面積鈣鈦礦組件的良率低和穩(wěn)定性差等問題限制了其實用化進(jìn)程。限制大面積鈣鈦礦組件的良率和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一是鈣鈦礦活性層的問題，即如何通過調(diào)控結(jié)晶生長動力學(xué)過程制備均勻、平整、致密且晶體質(zhì)量高的大面積鈣鈦礦薄膜。

近日，深圳理工大學(xué)成會明院士、白楊教授和英國薩里大學(xué)張偉教授等人系統(tǒng)性研究了刮涂法或狹縫涂布法制備大面積鈣鈦礦光伏組件的結(jié)晶生長動力學(xué)過程。本文要點：

快速形成大量晶核是提高大面積鈣鈦礦薄膜均勻性，平整性和致密性的關(guān)鍵，緩慢結(jié)晶生長是提高大面積鈣鈦礦薄膜晶體質(zhì)量的關(guān)鍵。通過分析晶體成核和生長的動力學(xué)過程，發(fā)現(xiàn)影響晶體成核和生長的關(guān)鍵因素為溫度、濃度和界面能?；谶@三個關(guān)鍵因素，針對當(dāng)前的結(jié)晶生長動力學(xué)調(diào)控策略進(jìn)行了分類總結(jié)和討論。最后指出大面積鈣鈦礦薄膜結(jié)晶生長調(diào)控的未來研究方向。

這篇及時的綜述為鈣鈦礦光伏社區(qū)提供了獨特的視角，并為推動大面積鈣鈦礦光伏組件走向?qū)嵱没M(jìn)程提供了獨特的見解。

圖1. 基于刮涂和狹縫涂布制備的鈣鈦礦組件效率和穩(wěn)定性的進(jìn)展

圖2.鈣鈦礦結(jié)晶生長動力學(xué)的關(guān)鍵因素分析

圖3. 未來的大面積鈣鈦礦薄膜結(jié)晶生長動力學(xué)調(diào)控方向

Manipulating the crystallization kinetics of halide perovskites for large-area solar modules.?Wang, Z., Duan, X., Zhang, J. et al. Manipulating the crystallization kinetics of halide perovskites for large-area solar modules. Commun Mater 5, 131 (2024).

DOI:10.1038/s43246-024-00566-5

https://www.nature.com/articles/s43246-024-00566-5

成會明：國際知名碳材料科學(xué)家、中科院院士、發(fā)展中國家科學(xué)院院士?，F(xiàn)任中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院碳中和技術(shù)研究所所長，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心先進(jìn)炭材料研究部主任，清華大學(xué)深圳國際研究生院杰出客座教授。主要從事碳納米管、石墨烯、能量轉(zhuǎn)換和儲存材料等研究，已獲得發(fā)明專利150多項，以石墨烯、六方氮化硼和電池材料等技術(shù)發(fā)起成立了多家高技術(shù)公司。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議上做特邀報告190多次，發(fā)表論文750余篇（H因子166，被引次數(shù)>13萬），材料/化學(xué)領(lǐng)域國際高被引科學(xué)家，相關(guān)成果獲國家自然科學(xué)二等獎（3項），何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎、美國Charles E. Pettinos獎、德國Felcht獎、美國ACS Nano講座獎等獎勵。曾任Carbon（碳）副主編、《新型炭材料》主編，現(xiàn)任Energy Storage Materials（儲能材料）創(chuàng)刊主編、Science China Materials（中國科學(xué)-材料）副主編。

白楊：現(xiàn)任深圳理工大學(xué)材料能源學(xué)院副教授、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員，獲2021年國家基金委優(yōu)秀青年基金（海外）項目資助，入選2022年科睿唯安全球高被引科學(xué)家榜單（交叉學(xué)科），2023年深圳市孔雀計劃青年團(tuán)隊項目帶頭人。長期專注于新型光電能源材料（鈣鈦礦、量子點）的設(shè)計與制備，及其在薄膜光伏、發(fā)光顯示等方面的應(yīng)用研究，迄今發(fā)表論文70余篇，其中以第一/通訊作者在頂級期刊如Nature Energy, Nature Communications, Advanced Materials，Angewandte Chemie International Edition等發(fā)表文章30余篇，論文被引用1.2萬余次，H因子為45。申請授權(quán)中國、美國及PCT專利8項。曾獲2019年Scopus青年研究獎, 2019年昆士蘭大學(xué)杰出基礎(chǔ)研究獎, 2018年澳大利亞基金委優(yōu)秀青年研究獎等多項殊榮。2017-2021年承擔(dān)昆士蘭大學(xué)本科及研究生三門課程教學(xué)任務(wù)。兼任eScience、SmartMat、Journal of Energy Chemistry、Journal of Semiconductor等期刊青年編委?，F(xiàn)主持國自然優(yōu)秀青年（海外）基金，中科院人才引進(jìn)基金，廣東省面上項目，深圳市孔雀青年團(tuán)隊等項目。

官網(wǎng)介紹：https://msee.suat-sz.edu.cn/info/1010/1098.htm

張偉：薩里大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究所教授。他于2012年獲得新加坡國立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程博士學(xué)位。之后，他在牛津大學(xué)Henry J.Snaith教授課題組進(jìn)行鈣鈦礦太陽能電池的博士后研究 (2012-2016)，并于2017年加入薩里大學(xué)。他目前的研究興趣包括鹵化物鈣鈦礦在光伏和發(fā)光方面的應(yīng)用，以及低維納米材料(半導(dǎo)體、等離子體金屬納米粒子、光子晶體等)在能量轉(zhuǎn)換和存儲方面的應(yīng)用。2019-2022年連續(xù)入選“科睿唯安”全球高被引研究人員，總被引次數(shù)超過16000次。任《Energy & Environmental Materials》、《Science And Technology Of Advanced Materials》、《Frontiers in Energy》副主編，《中國科學(xué)材料》青年科學(xué)家委員會委員，《Journal of Energy Chemistry》編委。他是校長獎“年度研究者”的獲得者 (薩里大學(xué)，2021年)，工業(yè)咨詢委員會“卓越研究部門獎”(薩里大學(xué)，2021年)，以及“新興研究者”獲得者(材料化學(xué)A雜志，2017年)。