成会明院士Nature子刊综述：溶液法制备大面积钙钛矿组件的结晶生长动力学调控

钙钛矿太阳能电池发展极其迅速，自2009年首次被报道以来，其光电转换效率从最初的3.8%迅速提升至超过26.7%。钙钛矿材料具有独特的光学和电学性质使其在高效、轻薄、柔性及低成本等方面展现出巨大潜力。然而，大面积钙钛矿组件的良率低和稳定性差等问题限制了其实用化进程。限制大面积钙钛矿组件的良率和稳定性的关键因素之一是钙钛矿活性层的问题，即如何通过调控结晶生长动力学过程制备均匀、平整、致密且晶体质量高的大面积钙钛矿薄膜。

近日，深圳理工大学成会明院士、白杨教授和英国萨里大学张伟教授等人系统性研究了刮涂法或狭缝涂布法制备大面积钙钛矿光伏组件的结晶生长动力学过程。本文要点：

快速形成大量晶核是提高大面积钙钛矿薄膜均匀性，平整性和致密性的关键，缓慢结晶生长是提高大面积钙钛矿薄膜晶体质量的关键。通过分析晶体成核和生长的动力学过程，发现影响晶体成核和生长的关键因素为温度、浓度和界面能。基于这三个关键因素，针对当前的结晶生长动力学调控策略进行了分类总结和讨论。最后指出大面积钙钛矿薄膜结晶生长调控的未来研究方向。

这篇及时的综述为钙钛矿光伏社区提供了独特的视角，并为推动大面积钙钛矿光伏组件走向实用化进程提供了独特的见解。

图1. 基于刮涂和狭缝涂布制备的钙钛矿组件效率和稳定性的进展

图2.钙钛矿结晶生长动力学的关键因素分析

图3. 未来的大面积钙钛矿薄膜结晶生长动力学调控方向

Manipulating the crystallization kinetics of halide perovskites for large-area solar modules. Wang, Z., Duan, X., Zhang, J. et al. Manipulating the crystallization kinetics of halide perovskites for large-area solar modules. Commun Mater 5, 131 (2024).

DOI:10.1038/s43246-024-00566-5

https://www.nature.com/articles/s43246-024-00566-5

成会明：国际知名碳材料科学家、中科院院士、发展中国家科学院院士。现任中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所所长，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部主任，清华大学深圳国际研究生院杰出客座教授。主要从事碳纳米管、石墨烯、能量转换和储存材料等研究，已获得发明专利150多项，以石墨烯、六方氮化硼和电池材料等技术发起成立了多家高技术公司。在国内外学术会议上做特邀报告190多次，发表论文750余篇（H因子166，被引次数>13万），材料/化学领域国际高被引科学家，相关成果获国家自然科学二等奖（3项），何梁何利科学与技术进步奖、美国Charles E. Pettinos奖、德国Felcht奖、美国ACS Nano讲座奖等奖励。曾任Carbon（碳）副主编、《新型炭材料》主编，现任Energy Storage Materials（储能材料）创刊主编、Science China Materials（中国科学-材料）副主编。

白杨：现任深圳理工大学材料能源学院副教授、中科院深圳先进技术研究院研究员，获2021年国家基金委优秀青年基金（海外）项目资助，入选2022年科睿唯安全球高被引科学家榜单（交叉学科），2023年深圳市孔雀计划青年团队项目带头人。长期专注于新型光电能源材料（钙钛矿、量子点）的设计与制备，及其在薄膜光伏、发光显示等方面的应用研究，迄今发表论文70余篇，其中以第一/通讯作者在顶级期刊如Nature Energy, Nature Communications, Advanced Materials，Angewandte Chemie International Edition等发表文章30余篇，论文被引用1.2万余次，H因子为45。申请授权中国、美国及PCT专利8项。曾获2019年Scopus青年研究奖, 2019年昆士兰大学杰出基础研究奖, 2018年澳大利亚基金委优秀青年研究奖等多项殊荣。2017-2021年承担昆士兰大学本科及研究生三门课程教学任务。兼任eScience、SmartMat、Journal of Energy Chemistry、Journal of Semiconductor等期刊青年编委。现主持国自然优秀青年（海外）基金，中科院人才引进基金，广东省面上项目，深圳市孔雀青年团队等项目。

官网介绍：https://msee.suat-sz.edu.cn/info/1010/1098.htm

张伟：萨里大学先进技术研究所教授。他于2012年获得新加坡国立大学化学与生物分子工程博士学位。之后，他在牛津大学Henry J.Snaith教授课题组进行钙钛矿太阳能电池的博士后研究 (2012-2016)，并于2017年加入萨里大学。他目前的研究兴趣包括卤化物钙钛矿在光伏和发光方面的应用，以及低维纳米材料(半导体、等离子体金属纳米粒子、光子晶体等)在能量转换和存储方面的应用。2019-2022年连续入选“科睿唯安”全球高被引研究人员，总被引次数超过16000次。任《Energy & Environmental Materials》、《Science And Technology Of Advanced Materials》、《Frontiers in Energy》副主编，《中国科学材料》青年科学家委员会委员，《Journal of Energy Chemistry》编委。他是校长奖“年度研究者”的获得者 (萨里大学，2021年)，工业咨询委员会“卓越研究部门奖”(萨里大学，2021年)，以及“新兴研究者”获得者(材料化学A杂志，2017年)。