研究和利用钙钛矿太阳能电池实现光电转换，对于解决能源危机和碳排放具有重大意义。近年来，由于二维钙钛矿材料结构的多样性和优异的环境稳定性，二维钙钛矿太阳能电池中获得了广泛的研究和关注。二维钙钛矿太阳能电池的发展必然伴随着对薄膜结晶动力学的深入了解，而晶体取向的控制和量子阱有序排列已成为实现高质量二维钙钛矿薄膜的两个主要因素。迄今为止，已有大量实验研究分析了二维钙钛矿结晶取向对光电转换效率的影响，并提出了多种策略以调控结晶过程。因此我们对二维钙钛矿在太阳能电池领域的研究工作进行了系统的讨论和总结。
近日，澳门新葡平台网址8883王舜教授课题组和华南理工大学薛启帆教授团队从二维钙钛矿的结构和结晶动力学角度出发，总结了二维钙钛矿太阳能电池的优化手段和研究进展。主要内容包括二维钙钛矿的结构特征、钙钛矿太阳能电池的结晶机制、优化二维钙钛矿结晶的策略，如制备工艺、前驱体组分的调控、形貌调控、添加剂策略等方面。着重分析和讨论了二维钙钛矿成长成核的内在机理、结晶条件以及取向对太阳能器件的影响。尽管二维钙钛矿优异的表面疏水性和空间位阻有效缓解了环境稳定性的问题，但其较低的器件效率仍然阻碍钙钛矿太阳能电池商业化进程。对于二维钙钛矿太阳能电池，良好的表面形貌、合理的相组成和分布以及垂直的晶体取向是确保载流子有效传输并获得高光电转换效率的重要因素。作者通过系统的研究二维钙钛矿组成、溶剂、沉积方法和制备工艺对器件结晶成核过程的影响，对制备高质量高效率的二维钙钛矿太阳能电池提出了独到的见解。最后，作者对二维钙钛矿目前存在的问题和未来发展前景提出建议和畅想，并肯定了二维钙钛矿材料在太阳能电池领域的出色表现。对二维钙钛矿材料彻底了解、深入研究钙钛矿的结晶机理，尤其是它们在不同器件中的普适原理、了解结晶控制手段和结构优化设计的相关理论，将推动二维钙钛矿太阳能电池走向商业化，展现更广阔的应用空间。
相关科研成果发表在近期的《Journal of Materials Chemistry A》期刊上（DOI: 10.1039/D2TA02574D），澳门新葡平台网址8883为第一通讯单位，我院硕士研究生籍天白为第一作者，我院陈亦皇教授和潘霜副教授为论文的共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金项目（No. 62104170，22109120，62074060）、国家重点研发计划（No. 2020YFB0408100）和广东省创新创业团队计划（No. 2016ZT06C412）等的支持。
原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/ta/d2ta02574d
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