有机无机杂化钙钛矿在光伏领域吸引了诸多关注，其光电转换效率的迅速提升使其成为光伏技术领域的有力竞争者。然而，由于钙钛矿材料具有离子晶体的本质特性，通过溶液法加工制备的钙钛矿薄膜往往会存在许多晶体缺陷，影响器件的效率和长期稳定性。因此，制备高效钙钛矿太阳能电池需满足以下关键要求：（1）在薄膜形成过程中，精准调控成核与晶体生长速率；（2）通过引入钝化剂，实现钙钛矿表面及晶界缺陷的高效钝化，从而显著降低缺陷密度。

在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学研究所有机固体实验室李永舫/孟磊团队通过溶剂工程策略，在前驱体溶液中加入一种新型溶剂丁磺内酯，调控钙钛矿的成核和生长。丁磺内酯的加入降低了钙钛矿的成核速率并且抑制了二次成核过程（图1）。此外，丁磺内酯在退火过程中会与卤素离子发生原位转换，从而实现钙钛矿晶界和表面的钝化，并提高器件的稳定性。基于该策略的钙钛矿太阳能电池器件实现了26.5%的光电转换效率，该工作展示了溶剂工程在钙钛矿结晶调控与缺陷钝化中的重要作用，为制备高性能钙钛矿光伏器件提供了新思路。相关研究成果近日发表于Nature Photonics期刊（Nature Photonics,2025,DOI:10.1038/s41566-025-01704-2）。文章第一作者是博士研究生王依阳，通讯作者是孟磊研究员和李永舫研究员。

图1. 溶剂工程精细调控钙钛矿薄膜结晶过程

使用中心设备: ToF-SIMS

参与者：赵耀

核心贡献：通过ToF-SIMS三维成像和深度剖析技术证实了1,4-丁烷磺内酯（BuSO）开环反应产物在钙钛矿薄膜中的空间分布特征，为理解其自发缺陷钝化机制提供了重要的化学证据

有机固体实验室

2025年6月18日