近日，我国科研团队首次乐成研发纯相的二维钙钛矿薄膜及其高稳定性太阳能电池，相关研究结果宣布于《自然—能源》。

中国科学院院士、西北工业大学柔性电子前沿科学中心首席科学家黄维，南京工业大学先进质料研究院教授陈永华和澳门大学应用物理与质料工程研究院教授邢贵川，首次报道了通过前驱体离子间配位作用、分子间相互作用调控获得近单疏散的钙钛矿前驱体胶束粒子中间相，通过溶剂挥发获得差别量子阱宽度的纯相二维钙钛矿薄膜。

黄维告诉《中国科学报》，这一事情基于离子液体调控分子间相互作用力，首次实现了有序取向的、结晶性能良好的二维纯相钙钛矿薄膜，揭示了纯相钙钛矿薄膜的形成机制、光学特征、物相漫衍以及器件性能。

近年来，二维层状钙钛矿质料由于优越的稳定性和光电性能而成为钙钛矿太阳能电池的研究热点。同时，基于液相法制备的二维层状钙钛矿薄膜均由多相混淆量子阱结构组成，即目标量子阱结构与实际获得的多相混淆量子阱结构有很大差别，薄膜中夹杂的其他多种钙钛矿相身分对钙钛矿器件的进一步应用有着很大的限制。

因此，科学家们恒久致力于制备纯相二维钙钛矿薄膜并研究其关于光电性能的影响。事实上，尽管钙钛矿前驱体溶液是严格凭据化学计量比配置的，但仍难以在沉积的历程中直接形成目标设计的纯相量子阱薄膜。

相助团队通过立异性地使用一种离子液体有机胺盐替代古板的卤素有机盐，实现前驱体溶液离子配位和分子间相互作用有效调控，获得择优生长的微米级二维层状钙钛矿薄膜，并且可实现有效的层间电荷传输，具有优异的太阳能电池的光电转换效率。

“钙钛矿的多相量子阱结构已经被大大都科研事情者乐成制备，然而通过接纳新型离子液体有机胺盐和巧妙的实验设计，获得纯相量子阱结构，并对其光学特征和器件性能展开了深入剖析在世界上尚属首次。”陈永华介绍说，通过掠入射小角X射线衍射技术剖析标明，基于该技术制备的纯相钙钛矿薄膜具有微米级的超大晶粒尺寸、良好的晶体取向和结构特征，有利于器件性能的提升。

钙钛矿薄膜的简单量子阱结构进一步被飞秒激光光谱所印证，“纯相二维钙钛矿展示出简单的漂白峰和荧光光谱是强有力的纯相量子阱证据。”邢贵川解释道，从分立且简单的光学特征上发明了纯相量子阱特征，纯相薄膜具有连续可调的相漫衍。这种结构既包管了薄膜的稳定性，又包管了载流子的高效传输，这是制造高性能器件的必备条件。

同时，研究人员构建的平面型太阳能电池器件也标明，纯相量子阱结构使得二维层状钙钛矿太阳能电池的稳定性显著提高。该研究展示的纯相量子阱将增进太阳能电池和其他钙钛矿基光电器件（如探测二极管、激光器）的生长，为其性能进一步提升提供了新思路。

（文章来源：中国科学报）