FAPbI₃基钙钛矿太阳能电池由于其优异的功率转换效率而具有广阔的应用前景。同时由于其轻质、柔韧性和抗弯曲性，柔性钙钛矿太阳能电池表现出令人印象深刻的特点。然而，稳定α-FAPbI₃的形成需要在至少150 ℃的温度下退火，这可能会产生明显的残余应力，并且使该工艺与柔性塑料衬底不相容，导致晶体质量差，力学性能受损。此外，钙钛矿材料低温下的宏观动力学过程及相变动力学过程鲜有研究，这些问题亟需揭示，从而为钙钛矿低温结晶提供理论支持。

近日，南昌大学陈义旺教授&谈利承教授团队深入剖析了MACl中间相形成的反应路径，以及100°C下光活性钙钛矿的成核与相变过程。此外，系统研究了温度依赖性残余应力与阳离子反应竞争机制，同时详细剖析了不同温度下界面失配与晶格缺陷在残余应力中的竞争关系以及固液界面反应过程中阳离子反应动力学竞争问题。基于此创新性的提出了通过甲基氯化铵气相辅助碘化形成均质中间相，在实现光活性相的靶向转化的同时，有效减小残余应力以及避免阳离子反应竞争问题。经优化后的柔性PVSCs实现了24.46%的显著效率（刚性器件达25.50%），并展现出显著提升的长期稳定性和机械稳定性。博士生罗霄为该文章的第一作者。

研究发现，MAC形成的中间相为MAPbCl₃和Pb₃I₈。在形成过程中MACl先一步与碘化铅反应，Cl取代I占据晶格骨架，MA的并入生成MAPbCl₃。进一步，游离的I活化了碘化铅，促进其从边共享向面共享转化生成Pb₃I₈。通过X射线衍射（XRD）等结果表明，钙钛矿残余应力并不与退火温度的大小成正相关，而是由界面及体相协同影响。低温制备可以减少界面失配带来的残余应力，但结晶不完全导致的晶格缺陷仍会诱导残余应力的生成。MACl的引入可以有效抑制低温结晶下的缺陷生成，极大程度上减少薄膜中的残余应力。

研究团队通过原位紫外、半原位XRD对结晶过程进行表征发现，蒸汽工艺的引入可以有效促进钙钛矿结晶质量的提升以及光活性相的靶向转化。结合第一性原理计算可知其内在原因为，中间相的引入降低了成核及相变势垒，使得在低温下获得高相纯度、高结晶质量的钙钛矿薄膜。

研究团队发现，在不同温度下均存在阳离子反应竞争问题，同时这种竞争反应会导致钙钛矿体相中阳离子分布不均匀的问题。蒸汽工艺通过将阳离子中MACl单独引入的方式有效避免了这一现象，促进了体相中的微观均一性。

通过对比不同MACl的引入方式，研究团队发现蒸汽工艺可以在宏观上促进中间相的均匀生成，同时兼容于大面积柔性钙钛矿的制备，在可扩展商业化应用中展现出广阔前景。

得益于全新的蒸汽处理工艺，钙钛矿太阳电池器件的效率得到了显著提升。所得刚性器件PCE达25.50%（1.01 cm²大面积器件23.21%），柔性器件24.46%（1.01 cm²大面积器件22.04%）。柔性器件在曲率半径为3mm，弯折8000此的情况下仍保留84.65%的初始效率。

Dissected MACl Involved Reaction Pathway for Low Temperature Fabrication of High-Efficiency Flexible Perovskite Solar Cells

Xiao Luo, Yang Zhong, Binlou Gao, Jiacheng He, Xueying Wang, Prof. Dr Licheng Tan, Prof. Dr. Yiwang Chen

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202502949