一、為何選擇錫替代鉛？

傳統鉛基鈣鈦礦（如（fapbi?）的效率已突破30％，但其毒性問題引發環境擔憂。錫與鉛同屬iv族元素，電子特性相似，且毒性更低。此外，錫鈣鈦礦的理論極限效率（，33％）（）甚至略高于鉛基材料。然而，錫的超快結晶特性導致薄膜易出現孔洞、晶粒不均等問題

二、實驗方法：氮氣脈沖+添加劑「雙管齊下」

1. 關鍵策略

** ** - 調控」結晶法**：：

• 觸發：用氮氣脈沖瞬間加速溶劑蒸發，誘導成核。，誘導成核。

• 調控：通過添加劑（如masncl?），改變溶液化學環境，延緩晶核生長速度，形成致密大晶粒。，形成致密大晶粒。

2。實驗步驟

太陽能電池制造

PSC選擇了倒置結構：玻璃/ito/pedot：PSS/Fasni 3/C 60/BCP/AG。

40°c 的超聲波熱浴中洗滌圖案化的含氧化錫（ 的超聲波熱浴中洗滌圖案化的含氧化錫（ 的超聲波熱浴中洗滌圖案化的含氧化錫（，然后使用以下步驟：15分鐘，液體洗滌劑溶于去離子水中（2 v/v（v/v）；用去離子水沖洗并超聲5 分鐘；用丙酮沖洗，然后超聲，然后超聲15分鐘；用乙醇沖洗，然后超聲處理15分鐘。，15分鐘。

對于狹縫涂布涂層，使用uv ossila），并在環境條件下沉積水。沉積保持不變。將薄膜在，120°c退火20分鐘。將底物移入雜物箱后，ossila（ossila），該階段保持在，40°C。移動速度設置為5mm s -1 s -1 s -1 ；分配率設置為1μls-1μls-1μls-1。涂層后

對于所有鈣鈦礦沉積實驗，用5 bar n 2氣體在雜物箱中的5bar n 2氣體中施加了氣吹氣。

使用熱真空（ <10 -6 bar）的熱蒸發室沉積eTl和銀電極。三層和銀電極。三層c 60，bcp和ag的厚度分別為75、7和150 nm。

對于大面積（（50×50毫米）設備的狹縫涂布涂層

Ossila紫外臭氧清洗機

Ossila狹縫涂布機

三、創新亮點：如何「馴服」錫的狂野結晶？

1。氮氣脈沖：精準觸發成核

（傳統鉛鈣鈦礦常用反溶劑（如甲苯）觸發結晶，但錫的反應速度過快，反溶劑法難以控制。本研究改用氮氣脈沖

（ 1）（a），結晶理論的表示（前體濃度與時間），顯示了結晶的四個基本階段：穩定，亞穩態，成核爆發和生長； b）通過三種不同的結晶模式形成的鈣鈦礦膜的谷物形態的圖形表示：快速溶劑蒸發：快速溶劑蒸發

2。添加劑調控：masncl?的魔法

團隊測試了多種添加劑，Masncl?）（Masncl?）：：

• sn2?富集：補償錫空位缺陷，抑制sn2?氧化。

• cl?導向生長：cl?在結晶時被排至晶界，優化能級排列，提升電荷收集效率。，提升電荷收集效率。

• ma?緩釋效應：ma?與溶劑形成中間相，延緩結晶速度，避免過快成核。，避免過快成核。

通過原位pl 光譜（圖2a（2a），可清晰看到，masncl?使結晶動力學趨于平緩，pl 量子產率（ plqy（Plqy），器件效率達，5.38％。

圖2（a）用FASI-SNCL2，FASI-MACL，FASI-MASNCL3和FASI-SNF2印刷的插槽涂層膜上的原位測量（藍色為零的基線和紅色的輪廓圖）。為了更好地比較，將每個測量的強度標準化為在整個實驗過程中檢測到的Z大PL強度。對于FASI-MACL，未觀察到信號演化。相應的原位（b）PL峰強度和（c）峰位置隨時間的變化而變化；由于缺乏信號，將FASI-MACL排除在外。熱退火后的結果包括以下內容：（d）穩態PL光譜和（E）X射線衍射。

四、實驗結果：從實驗室到工業化的跨越

1。效率突破

• 小面積（（0.1cm2）：5.38％（目前錫鈣鈦礦涂布法Z高值）。

• 大面積（（5cm2）：2.31％（受限于測試接觸電阻，優化后潛力更大）。）

2。室內光伏潛力

在led 模擬室內光（ 0.03太陽）下，器件效率仍保持，5.4％，證明其在低光環境（如物聯網設備供電）的應用前景。

圖3比較FASNI3設備的性能，并用研究的四種添加劑，SNCL2，MACL，MASNCL3，SNF2進行了比較。 （a）合資掃描； （b）每個樣品的光強度依賴性光致發光量子產率（完整設備堆棧）； （c）每個樣品的JV性能分布（用于正向的F和R的反向掃描）。

LED的圖4（a）頻譜用于測試室內PV性能，以及（b）在不同的MOL％濃度MASNCL3的FASI下，相應的PCE在不同的光強度下。

五、未來展望：無鉛鈣鈦礦的工業化之路

（通過狹縫涂布+氮氣觸發可實現錫鈣鈦礦的量產化制備。下一步需優化傳輸層匹配（如能級調整）（0.49 v），（coll到卷）生產線。隨著毒性問題的解決，無鉛鈣鈦礦或將成為下一代柔性、輕質光伏組件的核心材料。，無鉛鈣鈦礦或將成為下一代柔性、輕質光伏組件的核心材料。，無鉛鈣鈦礦或將成為下一代柔性、輕質光伏組件的核心材料。

參考文獻：
li，X。等。可持續能源燃料 2025，doi：10.1039/d4se01321b