溶液加工的鈣鈦礦材料在光伏領域因其低成本和高產量的潛力而備受矚目。然而，高質量鈣鈦礦薄膜的制備往往受限于嚴格的加工條件，這對大規模生產的可靠性構成了挑戰。本研究聚焦于旋涂過程中的初始成核階段，發現其對薄膜質量具有決定性影響，且這一過程對環境溫度高度敏感，與中間相形成的有效性緊密相關。

傳統觀點通常認為，中間相通過暫時消耗前驅體離子來調節初始成核。香港城市大學曾世榮（Prof. TSANG Sai Wing）教授、吳韜 （Tom Wu）教授和任廣禹（Alex K.-Y. Jen）教授及其研究團隊進一步揭示，中間相在確保高薄膜質量方面發揮著更為關鍵的作用。它能夠通過空間上分離晶核來有效減輕熱激活導致的晶核聚集現象。為了穩定這一強配位的中間相，該團隊引入了二甲基丙二醇胺（DMPU）作為溶劑添加劑，使其在較寬的溫度范圍內能夠抵抗解離。

在旋涂和退火步驟中，DMPU穩定的中間相不僅控制了前驅體離子的釋放速率，更重要的是防止了晶核的過度聚集，從而確保了均勻的成核過程。通過優化溶劑中DMPU的比例，成功在22至28°C的廣泛環境溫度范圍內制備了光電轉換效率（PCE）超過24%的鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）。這一發現不僅顯著提升了鈣鈦礦太陽能電池的可靠性，還加深了對溶液加工鈣鈦礦薄膜中相作用機制的理解。

綜上所述，本研究揭示了基于甲脒（FA）的鈣鈦礦中狹窄的環境溫度加工窗口的根源在于溶液加工過程中的熱激活晶核聚集。通過添加DMPU溶劑形成穩定的中間相，成功拓寬了加工窗口，提高了鈣鈦礦薄膜的質量和可重復性，同時保持了高效率。這一成果顯著增強了鈣鈦礦太陽能電池技術在低成本和大規模生產中的競爭力，為未來的商業化應用奠定了堅實基礎。

Intermediate State Formation Extends the Ambient Temperature Processing Window of Solution-Processed Perovskite Solar Cells

Yunfan Wang,Zhuoqiong Zhang,Zixin Zeng,Yuxuan Zhang,Tianli Hu,Leyu Bi,Yajie Yang,Shanchao Ouyang,Xia Hao,Chenjie Xu,Yuanhang Cheng,Hanlin Hu,Alex K.-Y. Jen,Johnny C. Ho,Tom Wu,Sai Wing Tsang

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c03119?articleRef=control

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