AEM：溶剂环境工程实现宽湿度范围内空气中可靠制备钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的低成本商业化需要摆脱制备过程中对严格控气氛的依赖，但由于钙钛矿结晶过程对湿度高度敏感，这一目标仍具挑战性。

本文河南省科学院刘恒、北京理工大学魏静和李洪波等人研究了残余溶剂与环境湿度对钙钛矿薄膜结晶的协同效应，发现前驱体薄膜中残留的异丙醇（IPA）溶剂因其高水溶性和挥发性，是导致水分敏感性和结晶过程难以控制的主要原因。为此，研究提出了一种溶剂环境工程策略，通过引入低水溶性和低沸点溶剂异丁醇（IBA）抑制水分侵入并延缓结晶过程。

该方法在宽湿度范围（20–80% RH）内成功制备了高质量钙钛矿薄膜（1.56–1.57 eV）和PSCs，效率稳定超过21%。其中，在60% RH空气中制备的器件效率高达25.1%，未封装器件在最大功率点持续光照1000小时后仍保持97%的初始效率。该研究为钙钛矿光伏组件的大规模生产提供了高效策略。

文章亮点总结

1. 湿度适应性突破：通过IBA溶剂替代传统IPA，将PSCs制备的适宜湿度窗口从30–40% RH大幅扩展至20–80% RH，显著提升环境适应性。

2. 结晶过程优化：IBA的低挥发性和低极性有效抑制水分侵入，延缓结晶速度，减少δ相杂质，获得高结晶质量薄膜（缺陷密度降低20%以上）。

3. 高效稳定器件：在60% RH空气中制备的PSCs效率达25.1%，未封装器件在1000小时MPP测试后效率保持率高达97%，兼具高效率和长寿命。

Zhang, X. Sun, Q. Wang, Y. Yue, Z. Guan, H. Liu, Z. Li, Y. Zhang, M. Qiu, D. Li, F. Liu, J. Wei, H. Li, Solvent Environment Engineering for Reliable Fabrication of Perovskite Solar Cells in Air with a Wide Humidity Range. Adv. Energy Mater. 2025, 2500156.

https://doi.org/10.1002/aenm.202500156

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