近日，扬州大学碳中和技术研究院丁建宁教授、王爱丽副教授等在混合锡铅（Sn-Pb）钙钛矿太阳能电池（PSCs）研究中取得重要进展，研究成果以《High-efficiency Sn-Pb Perovskite Solar Cells via Nucleation and Crystallization Control》为题发表于材料科领域顶级期刊《Advanced Materials》（SCI，IF=27.4）。该研究通过创新工艺策略，解决了混合锡铅钙钛矿薄膜大面积制备的难题，为全钙钛矿叠层太阳能电池产业化提供了关键技术支撑。

（a）通过控制抽气速率（PR）制备Sn-Pb钙钛矿薄膜的示意图；（b）不同抽气速率下单体浓度随时间的变化情况；（c）与不同抽气速率相对应的锡铅薄膜的成核位点图像。

Sn-Pb钙钛矿因其带隙特性（E_g<1.3 eV），是全钙钛矿叠层电池的核心材料，可显著提升太阳光谱利用率。然而，传统反溶剂辅助结晶工艺存在成核不可控、薄膜缺陷多等问题，尤其在6×6 cm²及以上大面积基板上，晶粒尺寸与均匀性难以平衡，严重制约产业化进程。研究团队提出“泵速可控策略”（PR调控），通过精准调控真空闪蒸辅助溶液处理（VASP）过程中的腔体压力变化速率，优化溶剂挥发动力学，首次在无添加剂条件下实现成核与结晶的主动控制。原位光学显微镜显示，PR₃可以显著减少成核位点，延缓结晶速率，避免湿膜过饱和所导致的缺陷激增；同时通过XRD、GISAXS、TRPL、PL Mapping等表征表明该薄膜质量提升（结晶取向增加、载流子寿命增加、缺陷密度降低）。基于该技术，研究团队实现了多项突破：窄带隙单结电池（1.25 eV）：效率21.02%（V_OC = 0.84 V，J_SC = 32.91 mA/cm²，FF = 76.24%），创无添加剂体系世界纪录；大面积器件：1 cm²电池效率19%，6×6 cm²基板均匀性偏差<5%，验证工艺可扩展性；全钙钛矿叠层电池：效率达27.5%（V_OC = 2.07 V，J_SC = 16.65 mA/cm²，FF = 79.69%），为文献报道最高值之一。

该工作首次提出基于泵速控制的均质化工艺，解决了VASP技术参数难以统一的问题，实现了无添加剂、无反溶剂的大面积高质量薄膜制备。本研究由扬州大学王爱丽副教授与博士生杜开怀为共同第一作者，扬州大学丁建宁教授、东南大学李桂香教授及瑞士洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授共同指导完成。研究获国家自然科学基金、中国博士后科学基金及江苏省科技创新专项资金支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202418766