快速结晶调控MAPbI3 微应变实现高效稳定钙钛矿太阳能电池

为解决甲基铵铅三碘化物(MAPbI3 )钙钛矿太阳能电池(PSCs)的晶体缺陷和稳定性问题，意大利帕维亚大学团队通过调控反溶剂滴加时间（6-12秒）实现快速结晶，将微应变降低4倍，陷阱密度降至6×1015 cm-3 ，获得22%的功率转换效率(PCE)，并在85°C湿热环境中保持900小时90%初始效率，为MA基钙钛矿的工业化应用提供新策略。

　　

钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为新兴光伏技术，其核心材料甲基铵铅三碘化物(MAPbI₃
)虽具有工艺简单、成本低的优势，却长期受困于晶体缺陷导致的效率瓶颈和热不稳定性。传统研究多通过复杂组分工程或添加剂来改善性能，但意大利帕维亚大学Giulia Grancini团队另辟蹊径，发现调控反溶剂滴加时机这一简单变量，竟能同步解决效率与稳定性难题。

研究团队采用三步旋涂法，在6-12秒窗口内精准控制氯苯(CB)、苯甲醚(AS)等反溶剂的滴加时机。通过X射线衍射(XRD)结合Pawley精修发现，6秒滴加(CB6s)的样品微应变仅0.016%，较12秒滴加(CB12s)降低4倍，晶粒尺寸从132 nm增至203 nm。瞬态光电压(TPV)显示CB6s载流子寿命达2.52 μs，陷阱密度低至6×10¹⁵
cm^-3
，比CB12s降低一个数量级。

Device fabrication and characterization
采用p-i-n结构（MeO-2PACz/ MAPbI₃
/PCBM/BCP），6秒滴加反溶剂的器件实现21.7%效率（J_SC
=22.9 mA/cm²
，V_OC
=1.124 V），稳态输出比12秒滴加器件稳定10倍。

Structural and morphological characterization
SEM显示CB6s薄膜无针孔，XRD证实(110)晶面衍射峰半峰宽缩小，c轴晶格常数从12.6607 ?延伸至12.6631 ?，证实应变释放。

Optical analysis
荧光量子产率(PLQY)测试揭示CB6s在低载流子浓度区出现平台，表明非辐射复合减少；热导纳谱(TAS)显示其离子迁移活化能达0.37 eV，滞后效应减弱。

Stability performance
在85°C/100%RH加速老化中，CB6s器件900小时后仍保持90%初始效率，首次实现无添加剂/界面层的MAPbI₃
器件通过IEC 61215湿热测试。

该研究发表于《Joule》，通过时间维度调控结晶动力学，证明"高效MAPbI₃
电池必是稳定电池"的颠覆性认知，使这一最简单钙钛矿组分重新具备产业化竞争力。团队进一步在7倍大尺寸器件验证方法普适性，为钙钛矿光伏的工业化进程提供关键技术突破。