卤化物钙钛矿材料由于其独特的光物理性质，目前在光伏、发光、探测等领域发挥着重要作用。其中，钙钛矿材料的光电性质与其多晶薄膜晶面取向密切相关，而晶面取向的精细调控又为钙钛矿光电性质的深入理解提供了宝贵视角。为进一步优化这些特性并揭示其潜在调控机制，探索有效的调控手段显得至关重要。

为此，西北工业大学黄维院士团队涂用广副教授课题组采用了新颖的绿色溶液浴法，成功制备了具有高质量和特定晶面取向的钙钛矿薄膜。研究以环境友好的2-戊醇为溶剂，将功能分子2-(二甲氨基甲基)-4-(2-氨基乙基硫甲基)噻唑(DAT)引入到溶液浴中（图1所示）。借助X射线衍射结构测试发现，未引入DAT制备获得的钙钛矿薄膜呈现明显的(111)晶面取向，而DAT分子的引入调控了钙钛矿薄膜的结晶动力学，获得了(100)晶面择优取向生长的薄膜。借助密度泛函理论(DFT)和晶体学分析（宏观织构测试，图2），研究证实了DAT分子对钙钛矿薄膜晶面取向的显著影响。计算结果显示，DAT的S原子与FAPbI₃的(100)晶面具有最强的结合能力，这有助于降低表面能并增强热力学稳定性，进而促进了(100)晶向的形成。更为引人注目的是，PL/TRPL/PL mapping测试揭示了DAT分子对(100)取向钙钛矿薄膜光电性能的显著提升。这一发现不仅为多晶钙钛矿薄膜的晶面取向调控提供了新的策略，也为高效钙钛矿太阳能电池的研发开辟了新的途径。

图1 绿色溶液浴中钙钛矿薄膜结晶过程的机理示意图

图2 钙钛矿薄膜(100)和(111)晶面的极坐标图

研究不仅介绍了一种调控多晶钙钛矿薄膜晶面取向的新方法，还展示了其在实际应用中的巨大潜力。通过不断优化制备工艺和调控策略，有望进一步提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，为可再生能源领域的发展做出更大的贡献。研究成果以“Preferred Crystallographic Orientation via Solution Bathing for High-Performance Inverted Perovskite Photovoltaics”为题发表在高学术水平期刊Advanced Functional Materials上。论文第一作者为柔性电子研究院二年级硕士研究生张馨月，通讯作者为涂用广副教授。

近年来，课题组在高质量钙钛矿薄膜及高效光伏器件方面开展了系列研究，相关成果发表在Advanced Materials、Research、Advanced Functional Materials、Small、ACS Applied Materials & Interfaces、Solar RRL等国际高水平期刊上。研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划项目、中央高校基本科研业务费等项目的支持。

课题组溶液浴系列文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202407732

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.202300618

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.0c06412

（文字：张馨月 审核：王学文）