郑南峰教授课题组在钙钛矿型太阳能电池的研究方面取得重要进展，相关结果以“Identifying the Molecular Structures of Intermediates for Optimizing the Fabrication of High-Quality Perovskite Films” 为题，发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., DOI:10.1021/jacs.6b04924)。
短短七年时间，钙钛矿型太阳能电池的效率从3.8%攀升到了22.1%，高质量钙钛矿薄膜的制备对提升该类太阳能电池的性能至关重要。2015年以来，大量研究发现在钙钛矿前驱体溶液中引入适量DMSO溶剂，可大幅提升钙钛矿薄膜的质量及相应太阳能电池的效率，但DMSO在钙钛矿薄膜加工过程中所扮演的角色却仍未得到明确的解释，存在DMSO用量窗口范围窄的缺点。对于CH3NH3PbI3型钙钛矿，DMSO的引入会形成(MA)2Pb3I8·2DMSO (Pb3I8)中间体结构，普遍研究认为该中间体的形成是制备高质量钙钛矿薄膜的关键。通过系统捕获一系列中间体结构，该项研究发现：1）引入DMSO提升钙钛矿薄膜质量主要是通过改善PbI2前驱体薄膜质量实现的；2）Pb3I8中间体的形成并非制备高质量钙钛矿薄膜的重要因素；3）钙钛矿薄膜加工使用的多余CH3NH3I会导致富I化合物的形成，进而加大电池迟滞现象。基于以上发现，该研究进一步发展了一种新的钙钛矿薄膜制备工艺：先通过加热PbI2-DMSO前驱体薄膜制备介孔PbI2薄膜，以排除DMSO加入量对钙钛矿薄膜形成的影响；再将所制备介孔PbI2薄膜浸泡于热的CH3NH3I溶液中充分反应（不经历Pb3I8中间体过程）；然后用异丙醇冲洗薄膜除去多余的富I化合物，从而得到晶粒尺寸达到1~2 μm的高纯度、高质量钙钛矿薄膜。相对于传统DMSO工艺，该工艺得到的太阳能电池表现出更加优异的光电转化效率以及非常小的迟滞，为钙钛矿太阳能电池的制备以及优化提供了新思路。
该工作在郑南峰教授和李静教授（微纳研究院）的共同指导下完成，共同第一作者为化院院博士生曹靖和硕士生井晓兢。研究工作得到了国家自然科学基金委的资助。
文章链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b04924
