随着钙钛矿太阳能电池接近商业化，理解其在制备过程中对环境因素的敏感性变得愈发重要。
本研究普林斯顿大学Quinn C. Burlingame和Yueh-Lin Loo等人系统探究了在空气和氮气环境下，无反溶剂两步法制备甲脒铅碘（FAPbI₃）过程中每一步沉积与退火步骤对湿度的依赖性。通过旋涂过程中的原位掠入射广角X射线散射（GIWAXS）测量发现，湿度会影响钙钛矿前驱体薄膜中中间相的形成与演变动力学。这些差异以及退火过程中湿度引入的影响，最终会影响钙钛矿薄膜的结构、形貌和组成，但所研究湿度范围内制备的太阳能电池初始性能对湿度相对不敏感。相比之下，采用干法处理的活性层或在湿度环境下进行最终退火的器件表现出最佳稳定性。PbI₂旋涂步骤对环境最为敏感——在40%相对湿度下旋涂会导致针状结构析出，从而显著降低光伏性能与器件稳定性。此外，在空气和氮气中制备的薄膜与电池性能基本一致。
综上，该研究表明，在干燥气氛中制备活性层或在最终退火时引入适度湿度，可获得两步法FAPbI₃太阳能电池的最佳性能与稳定性。
研究亮点：
- 原位GIWAXS揭示湿度影响机制：首次系统利用原位GIWAXS观测两步法FAPbI₃制备中各步骤的湿度依赖性，明确揭示了湿度加速PbI₂及其溶剂复合物的析出与结晶，并影响α/δ相转变动力学。
- PbI₂旋涂步骤最为敏感：研究发现PbI₂旋涂步骤对湿度最敏感，高湿度（40% RH）下会形成粗糙针状形貌，导致薄膜不连续并严重损害器件性能与稳定性。
- 性能与稳定性“脱钩”：虽然器件初始效率在宽湿度范围内差异不大，但稳定性对环境条件极为敏感。干法制备或最终退火在湿度下进行的器件表现出显著提升的长期光照稳定性。
E. M. Wall, Y.-K. Lin, M. Bawendi, Q. C. Burlingame, and Y.-L. Loo, “ Impact of Processing Environment on Anti-Solvent Free FAPbI3 Films and Solar Cells.” Advanced Energy Materials (2025): e03828.
https://doi.org/10.1002/aenm.202503828
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202512/23/50015296.html
