近日，光伏材料省重点实验室陈石特聘教授与暨南大学麦耀华教授、郭飞研究员合作，以“Managing Phase Orientation and Crystallinity of Printed Dion–Jacobson 2D Perovskite Layers via Controlling Crystallization Kinetics”为题，在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》（IF：18.808）上发表研究论文。
近年来，钙钛矿太阳电池发展迅速，光电转换效率已经达到25.7%，被认为是一种非常有竞争力的新型光伏技术。然而，钙钛矿太阳电池在光、热条件下较差的稳定性已成为其产业化进程的最大障碍。相比于三维（3D）钙钛矿，二维（2D）钙钛矿具有优异的光、热稳定性，最近几年得到了迅速发展。在广泛研究的两种2D钙钛矿结构中，Dion–Jacobson（DJ）型钙钛矿由于不存在范德华间隙，比Ruddlesden–Popper （RP）型显示出更高的结构稳定性，从而具有更高的应用潜力。由于DJ型钙钛矿研究起步较晚，其器件的效率远落后于RP型钙钛矿电池，主要是由于缺乏有效的手段对DJ钙钛矿薄膜的结晶性、晶体取向、物相组成和分布进行有效的调控。特别是，获得结晶性好且晶体垂直于衬底排列的DJ型钙钛矿是获得高性能器件的关键。此外，当前广泛报道的2D钙钛矿薄膜和器件都是基于实验室小面积旋涂技术制备，其结晶工艺不兼容于大面积光伏组件的涂布印刷开发。该项工作将涂布印刷技术应用到准二维钙钛矿薄膜（(BDA)(MA)4Pb5I16）的可控制备。研究发现，钙钛矿前驱体的溶剂组成对DJ型钙钛矿结晶动力学有着显著的调节作用。通过在常用的二元溶剂DMF:DMSO中加入少量的低饱和蒸气压溶剂NMP，基于三元溶剂制备的DJ型层状钙钛矿薄膜具有最好的结晶性、垂直于衬底的晶体取向和垂直方向的梯度相分布。最终，基于三元溶剂体系制备的DJ钙钛矿薄膜电池在垂直方向上具有最高的电荷传输速率，实现了17.09 mA/cm2的短路电流密度，同时具有高达1.21 V的开路电压和0.79的填充因子，器件的效率为16.29%。这些研究结果表明溶剂组分工程是调节DJ型钙钛矿的晶体排列、结晶性和相分布的一种有效的手段；同时，该项研究工作为涂布印刷大面积准二维钙钛矿组件开辟了一条路径。
硕士研究生陈乙郡是论文第一作者，陈石特聘教授、郭飞研究员和麦耀华教授是论文通讯作者，论文合作者包括埃尔朗根-纽伦堡大学Christoph J. Brabec教授，南方科技大学徐保民讲席教授，郑州大学刘宪虎教授。该研究工作受到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市基础研究基金等项目的资助。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112146?af=R
