南京工业大学和西北工业大学报告了一种逆向逐层沉积策略，用于控制固相前驱体的扩散，其中有机甲脒铵碘化物在无机前驱物（CsI/PbCl2/PbI2）之前沉积。随后退火可增强界面接触，实现高效电荷抽取，并促进自上而下的钙钛矿结晶，提升纵向均匀性。
钙钛矿薄膜原位结晶工艺，通过热蒸发制备。a，PSCs完全热蒸发的示意图，采用反向逐层沉积策略。b，2PACz和FAI的化学结构及静电势图, FAI从ITO/2PACz表面吸附形成配体的机制。
热蒸发是一种在薄膜制造中应用广泛的成熟技术，对于钙钛矿太阳能电池的可扩展制造具有巨大潜力。然而，完全热蒸发制备的钙钛矿太阳能电池的性能仍落后于溶液工艺制备的同类产品。
从固体前体到钙钛矿的结晶机制示意图
这里，研究者们提出了一种逆向逐层蒸发策略来制备高质量的钙钛矿薄膜，其中FAI在无机前驱体（CsI/PbCl₂/PbI₂）之前沉积。[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸（2PACz）与FAI之间的强相互作用促进了均匀FAI层的形成，并呈现粗糙形貌，从而在随后的退火过程中有利于固态前驱体的高效扩散和反应。我们展示了固态前驱体首先形成低能量的δ相，然后经过相变转化为α相，最终自上而下晶化和生长。
（消息来源：Nature Photonics: https://doi.org/10.1038/s41566-025-01768-0）
分子动力学（MD）模拟和原位表征显示，蒸发顺序和退火温度在促进分层固态前驱体的完全扩散和反应中起关键作用，从而得到具有增强结晶性、大面积均匀性和垂直组分均匀分布的高质量钙钛矿薄膜。最后，我们报道了一种完全热蒸发的p–i–n结构钙钛矿太阳能电池（PSCs），在小面积电池（0.066 cm²）中实现了25.19%的光电转换效率（PCE），在扩大尺寸的器件（1.00 cm²）中实现了23.38%的PCE。此外，该PSC展现出优异的操作稳定性，在最大功率点连续运行1,000小时后仍保持95.2%的初始PCE。
全热蒸发PSC的光电转换效率正逐步接近溶液加工器件设定的基准水平（约26%）。通过开发固相晶化控制和表面/界面修饰的策略，可以进一步提升热蒸发钙钛矿薄膜的质量，使光电转换效率接近溶液加工器件水平。我们已经展示了热蒸发钙钛矿薄膜的大面积均一性。结合未来热蒸发模块的制备技术，有望实现高效且稳定的PSCs模块。所提出的RLE策略可以轻松扩展用于其他类型的光电子器件（例如LED和光电子探测器），并且可以根据不同器件应用的具体需求灵活调整组成、薄膜厚度和晶粒尺寸。
此外，这一全干法、真空基制备工艺有望推动钙钛矿光电子器件的工业化生产与集成。
