近日，我校柔性电子（未来技术）学院黄维院士、秦天石教授、王芳芳教授团队在钙钛矿太阳能电池领域的研究中取得重大突破，相关成果以“A self-assembled molecule directs ordered α-FAPbI₃ for n-i-p perovskite solar cells”为题发表在《自然.通讯》（Nature Communications）上。我校博士生何青云为论文第一作者，通讯作者为黄维院士、王芳芳教授、秦天石教授和李仁志教授。

近年来，甲脒铅碘钙钛矿（FAPbI₃）因其接近理想的光学带隙与优异的热稳定性，被视为高效太阳能电池的理想光吸收材料。然而，其光活性α相的结晶动力学过程不够稳定，在成膜过程中容易残留非光活性的δ相及中间相，导致薄膜缺陷密度高、相纯度不足，从而严重制约了器件的光电转换效率与长期稳定性。以往研究主要通过添加剂工程、溶剂配比调节等方式干预结晶过程，但在广泛采用的反溶剂辅助一步法中，这些策略难以实现对结晶路径的精确调控，尤其难以充分利用钙钛矿自上而下的结晶特性进行有序引导。

针对这一挑战，本研究提出一种自上而下的自组装分子模板策略：将设计合成的咔唑-丁基-硫氰酸分子（Cz-SCN）引入反溶剂中，在钙钛矿薄膜沉积过程中原位形成有序自组装层。该自组装层作为动态模板，可引导钙钛矿前驱体进行有序排列与定向结晶，显著加速δ相向α相的转变、有效抑制杂相生成、并延缓晶粒过度生长，最终获得高取向性、低缺陷密度的纯相α-FAPbI₃薄膜。基于该优化薄膜制备的n-i-p型太阳能电池实现了26.18%的冠军效率（认证效率25.67%），其微型模块效率也达到21.70%。此外，器件在环境和持续运行条件下均表现出优异的稳定性，为进一步推进钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了重要材料基础与工艺参考。该工作得到了国家自然科学基金、国家自然科学基金联合基金、江苏省自然科学基金、江苏省高等学校自然科学重大研究计划的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68214-1

作者：柔性电子（未来技术）学院；审核：马明辉、安众福