近日，我校物质学院陈刚教授课题组在钙钛矿薄膜的成膜机理研究方面再次取得重要进展。该研究应用同步辐射X射线掠入射衍射（GI-XRD）手段，原位实时地观测了连续沉积法制备甲脒基钙钛矿薄膜的成膜过程，揭示了不同添加剂离子对薄膜结晶动力学过程及晶粒取向性的影响。日前，该成果以“In Situ Observation of Crystallization Dynamics and Grain Orientation in Sequential Deposition of Metal Halide Perovskites”为题，在知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上作为封面文章在线发表。作为一项颠覆性的新兴光伏技术。近年来，钙钛矿太阳能电池实现了长足发展，对已有的光伏技术提出了极大挑战。钙钛矿电池器件的性能主要由钙钛矿薄膜的品质所决定，已有的研究通常使用试错法优化薄膜品质，而较少关注钙钛矿薄膜的成膜机制。
针对这一系列重要问题，陈刚教授课题组应用同步辐射原位表征技术，首次揭示了连续沉积法制备钙钛矿薄膜成膜的整个过程，并研究了成膜中的动力学过程及晶粒取向性演变。通过对原位实验结果的进一步分析发现，钙钛矿制备过程中引入的甲胺离子、氯离子及溴离子等对薄膜的品质有极大影响。课题组通过调节钙钛矿制备参数，实现了对钙钛矿太阳能电池器件性能的优化。《Advanced Functional Materials》审稿人也对该工作给予了高度评价，认为钙钛矿领域的进一步发展需要更多这样的突破性、机理性研究工作。值得一提的是，这是课题组利用同步辐射原位表征技术研究钙钛矿薄膜成膜机理的一系列成果之一。
该论文中，物质学院助理研究员孟轲博士为文章第一作者，陈刚教授为通讯作者，上科大为第一完成单位。2015级博士生王啸、刘洲，2016级硕士生许乔飞、李智民，全程参与并做出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金、上海市科委、上科大启动经费及上海光源的大力支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201902319
同步辐射原位观测连续沉积法制备钙钛矿薄膜过程中结晶性和取向性的演变
左起：许乔飞、王啸、陈刚、孟轲、李智民、刘洲