2021年7月1日，上海科技大学宁志军课题组发表一篇JACS，对降低钙钛矿成本非常有效。
1. 将锡钙钛矿的重要原料SnI2降低至‘零成本’。
2. 将锡钙钛矿太阳能电池效率提升至14.6%。
SnI2是锡钙钛矿的最重要原料，如下图1所示，传统制备方法（TSS）需要在溶液中将I2和Sn原料合成为粗产品SnI2，然后经过升华提纯获得高纯度的SnI2，最后经过溶解获得SnI2前驱液。
宁志军课题组另辟蹊径，利用一步法（OSS）制备前驱液，如下图2所示：他们在DMSO溶液中先溶解I2，然后加入Sn，搅拌后直接获得前驱液。方法及其巧妙，直接把反锁的‘合成-提纯-溶解’变成一步‘溶解’！
OSS这种方法不仅避免了繁琐的合成过程，而且能耗少，直接将成本降低至‘零’。具体地，如下图OSS方法的成本是0.7 克/美元、TSS的成本是5.7 克/美元、商业化的SnI2成本高达50.8 克/美元，0.7克/美元和商业化的50.8 克/美元相比较，OSS相当于是‘零成本’。
商业化的SnI2价格被打下来，能源消耗和碳排放也降低了，所以OSS方法具有良好的工业前景！
作者对比了TSS和OSS方法的SnI2在溶液中的配位数，他们发现OSS溶液中SnI2和溶剂的配位数更多。如下图4a-b所示，TSS方法制备的SnI2薄膜存在偏析，而OSS薄膜中没有看到；如图4c所示，OSS方法的溶剂可以是氯苯和甲苯，而TSS方法并不能将SnI2很好地溶解于SnI2；利用X射线吸收谱表征（XAS），发现TSS的Sn-O配位数是1.8，而OSS的Sn-O配位数是2.4，说明OSS中的Sn和DMSO配位数比TSS的高（图4e）。
更高配位的SnI2-DMSO方法对结晶动力学也有一定的调控，有助于提高薄膜均匀性和取向性。如原位掠入射X射线散射谱（GIWAXS，图5）所示，OSS方法的钙钛矿前驱液结晶更加均匀，而TSS方法的钙钛矿存在SnI2的偏析，这是因为TSS的配位低的原因。对GIWAXS的衍射换进行积分，获得方位角信息，发现OSS的钙钛矿薄膜取向性比TSS的好；OSS而且OSS的吸收系数比TSS的高，OSS的二维结构比TSS的少，有助于载流子传输，而且OSS形貌致密度比TSS的好。
如下图6，OSS界面的均匀性好于TSS薄膜的，OSS方法所制备的锡钙钛矿太阳能电池提升到了14.6%，而TSS的只有12.2%，这主要得益于OSS方法制备的电池具有更长的扩散长度。
这篇文章用一步法（OSS）制备原料，避免复杂的升华提纯等过程，工业前景良好。此外，OSS方法提升了SnI2和溶剂的配位数，避免了SnI2偏析，提升了薄膜质量，进而提高锡钙钛矿电池效率。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03032
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