薄膜器件中的溶液结晶引起了钙钛矿太阳能电池等各个领域的广泛兴趣。然而，由于退火过程中晶粒簇生长的原位观察困难，详细的钙钛矿结晶动力学仍不清楚。

在这里，陕西师范大学刘生忠教授，Ran Chen，香港城市大学Jiaxue You展示了开发的原位激光扫描共焦偏振显微镜，具有温度控制阶段，用于观察钙钛矿晶体簇的成核和生长。

文章要点

1）研究发现，液晶与钙钛矿的相互作用增强，形成了一种新的中间复合物，根据 Avrami 方程，该复合物诱导扩散控制生长。

2）延迟的团簇生长（63 nm/s）源于退火过程中扩散活化能增大至 40 kJ/mol，而对照膜的扩散活化能为 152 nm/s 和 37 kJ/mol。最后，具有增强晶体学和光学特性的优化钙钛矿薄膜应用于太阳能电池，实现了 24.53% 的冠军效率、1.172 V 的开路电压 (V_OC) 和 82.78% 的填充因子 (FF)。没有任何保护的裸器件在环境环境中老化6600小时后仍保持其初始效率的89%。

这项工作意味着使用荧光显微镜进行原位观察对于理解薄膜器件中的结晶动力学至关重要。

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Yabin Ma, et al, Understanding microstructural development of perovskite crystallization for high performance solar cells, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202306947

https://doi.org/10.1002/adma.202306947