近日,我组发表了关于钙钛矿太阳能电池异质成核诱导结晶策略的综述文章,系统概括了异质成核诱导结晶策略在钙钛矿太阳能电池中的研究进展,并探讨了该领域当前面临的挑战,展望了未来的发展机遇。

钙钛矿太阳能电池的性能从根本上受限于钙钛矿活性层的结晶质量。传统的溶液加工方法难以在动力学上精确调控成核过程,容易导致晶粒不均匀、缺陷态增多以及卤化物相分离等问题,制约了器件效率和稳定性的进一步提升。异质成核诱导结晶策略通过引入外源晶种或模板来构筑成核位点、引导结晶路径,有效突破了上述瓶颈,为制备高质量钙钛矿薄膜提供了新思路。
研究人员首先从热力学、晶格匹配和溶液化学的角度阐释了异质成核诱导结晶的作用机制,重点讨论了成核能垒的降低以及晶体取向的定向调控;随后对功能材料体系进行了分类讨论,涵盖钙钛矿晶种、低维材料和有机分子等;进一步分析了该策略在单结、宽带隙和叠层太阳能电池中实现的显著性能提升,主要体现在光电转换效率提高、缺陷抑制和稳定性增强等方面;同时探讨了稳定性提升的相关机制,包括减少晶界、抑制离子迁移和释放应力等。最后,展望了未来的研究方向,为发展高效稳定的钙钛矿光伏器件提供了理论框架。
杨栋研究员团队长期致力于钙钛矿太阳能电池的研究,近年来在大面积钙钛矿组件和柔性钙钛矿电池方面取得了系列研究进展。发展界面桥连策略(Adv. Mater.,2026)提升钙钛矿电池的性能;开发粘度调控策略提升大面积薄膜的均匀性(Joule,2025)、长程有序大面积钙钛矿薄膜制备技术(Nat.Synth.,2025)提升大面积钙钛矿组件的性能。
该文章以“Progress in Heterogeneous Nucleation-Induced Crystallization Strategies in Perovskite Solar Cells”为题,发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。该工作第一作者是DNL1606组联合培养博士生贺怿阳。上述工作得到了中科院B类先导专项和国家自然科学基金的资助。