近日，《中国科学报》从武汉纺织大学技术研究院、先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室获悉，该实验室易长海教授团队梁子辉博士在合成高取向钙钛矿材料研究领域取得突破性进展。

该研究报道了一种直接的全固体合成途径，称为“2D-to-3D (α)”。团队引入一种全新的二维钙钛矿，并以此作为模板，通过分子升华实现了全固相转变为3D钙钛矿。相关研究成果以“分子升华实现取向FAPbI3钙钛矿的2D-3D转换”为题，发表于《自然-合成》。

2D-3D相转变的原理、实验和理论计算。受访单位供图

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晶体层面的精细排列和战略性定位对于钙钛矿材料的稳定性和光伏效率起着极为关键的作用。然而，在传统方法里，因溶剂去除后的随机成核现象以及晶体生长难以控制，要想获得理想的面取向并解析复杂的生长机制，仍然是一个令人费解的挑战。

由此，团队提出一种名为“2D - to - 3D（α）”的直接全固体合成路径，此路径是对传统“δ - to - α”相变路径的有力补充。该方案有效推动了高取向α-FAPbI3钙钛矿薄膜的生长，其优势在于能够精准控制晶面排列并最大程度减少晶格失配。最终，成功制备出功率转换效率（PCE）达25.01%的钙钛矿太阳能电池（PSCs），这一成果对钙钛矿太阳能电池向模组制造升级大有益处，在70 cm2 的有效面积上，效率超20%。

理论模拟。受访单位供图

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该方法不仅解决了溶剂蒸发的复杂动力学问题，而且利用了二维中间体的稳定性，为合成具有优越晶格取向和最小缺陷密度的钙钛矿材料铺平了道路。

相关论文链接：

https://www.nature.com/articles/s44160-024-00696-1