前驱体工程调控BA2MA2Pb3I10钙钛矿薄膜纯相体相分布及其高效太阳能电池应用

《Materials Science in Semiconductor Processing》：Precursor engineering for efficient BA 2MA 2Pb 3I 10 perovskite solar cells with even pure phase bulk distribution

本文系统探讨了通过前驱体工程（包括溶剂调控与晶相选择）实现Ruddlesden-Popper二维钙钛矿BA2MA2Pb3I10薄膜均匀纯相分布的策略，揭示DMSO导致相分离而DMF结合单晶前驱体可提升相纯度，最终制备出效率达7.58%的太阳能器件，为二维钙钛矿相分布调控提供了关键机理参考。

　　

Highlight

本研究聚焦于通过前驱体工程策略调控BA₂MA₂Pb₃I₁₀钙钛矿薄膜的结晶行为。实验设计涵盖前驱体形态（单晶与非单晶）与溶剂比例（DMF与DMSO）的协同调控，结合热处理条件优化，旨在实现薄膜体相分布的均匀性与相纯度提升。

结果与讨论

图1A展示了实验流程示意图。前驱体工程包括调控前驱体形态：方法1采用BA₂MA₂Pb₃I₁₀单晶作为前驱体，方法2则使用BAI、PbI₂和MAI作为原料。在方法1和方法2中均研究了DMF与DMSO的配比影响。具体制备工艺详见实验部分。

结论

本研究通过前驱体工程调控前驱体相态与溶剂比例，实现了对BA₂MA₂Pb₃I₁₀薄膜结晶的有效控制。采用纯DMF溶剂与单晶前驱体并结合100°C退火30分钟制备的二维钙钛矿薄膜，展现出最均匀的组分体相分布与最高相纯度。同时发现，在退火过程驱动下，含DMSO的薄膜呈现3D钙钛矿相与n=2、n=3混合相的不均匀分布特征。