通讯单位：韩国蔚山国家科学技术研讨院（UNIST），韩国浦项市浦项科技大学（POSTECH）

　　1.文中报导了增加到FAPbI3中的烷基氯化铵（RACl）的组合对钙钛矿薄膜的可操控结晶。

　　2.经过原位掠入射广角X射线衍射和扫描电子显微镜研讨了FAPbI3的δ-到α-相变以及在不同条件下涂覆RACl的钙钛矿薄膜的结晶进程和外表描摹。

　　4.所得钙钛矿薄层有助于PSC的制备，在规范照明下功率转化功率为26.08%（经认证为25.73%）。

　　已经有许多关于当经过向前体溶液中增加较短的烷基氯化铵（RACl）MACl来堆积钙钛矿薄膜时，低温构成、晶粒成长、和α-甲脒碘化铅（FAPbI3）择优取向的报导。但是，很少有报导运用较长的RACl，如氯化丙基铵（PACl）和氯化丁基铵（BACl）作为改进钙钛矿结晶和外表形状的试剂。PACl和BACl脱质子化发生的丙胺（PA0）和丁胺（BA0）的蒸发速率或许比MACl的蒸发速率慢，由于PA0和BA0的沸点别离为47.8°C和78°C，远高于甲胺（MA0，-6.3°C）。因而，增加这些具有不同物理性质的RACls有望对钙钛矿薄膜构成进程中的结晶行为发生严重影响。虽然如此，很少有研讨查询了增加RACl的好处是来源于Cl-离子、RA+仍是Cl-离子和RA+的协同效果。

　　经过溶剂工程和甲基氯化铵增加剂等办法操控钙钛矿层的结晶度和外表形状是完成高效钙钛矿太阳能电池（PSC）的有用战略。特别是堆积具有较少缺点的α-甲脒碘化铅（FAPbI3）钙钛矿薄膜至关重要，由于其具有优异的结晶度和大的晶粒尺度。在此，咱们报导了增加到FAPbI3中的烷基氯化铵（RACl）的组合对钙钛矿薄膜的操控结晶。经过原位掠入射广角X射线衍射和扫描电子显微镜研讨了FAPbI3的δ-到α-相变以及在不同条件下涂覆RACl的钙钛矿薄膜的结晶进程和外表描摹。增加到前体溶液中的RACl被以为在涂覆和退火进程中简单蒸发，这是由于RA·····H+-Cl-与FAPbI3中的PbI2结合导致RA+脱质子化，然后解离成RA0和HCl。因而，RACl的类型和量决议了终究α-FAPbI3的δ-到α-相变速率、结晶度、优选取向和外表形状。所得钙钛矿薄层提升了PSC的功能，完成了在规范太阳光下PCE为26.08%（经认证为25.73%）的PSC。

　　这些成果标明，能够与FAPbI3中的PbI2结合的RACl的增加下降了由滴下反溶剂引起的中心体相的成核速率。此外，依据RA+类型，构成具有大晶粒的均匀薄膜。为了制备依据α-FAPbI3的高效PSC，重要的是即便在高温热处理之后仍然要坚持中心薄膜的均匀性。此外，将堆积的薄膜在120°C下退火40分钟，然后与外表描摹进行比较。观察到，向含有35mol%MACl的FAPbI3前体中参加10mol%RACl减少了薄膜外表的粗糙度，但用PACl取得了最润滑的外表。因而，增加到35mol%MACl中的PACl在改进外表形状方面起决议性效果，导致功率进步。

　　图1c显现了运用堆积薄膜从室温加热到120°C期间，经过原位GI­-WAXD监测的结构演化。初始δ-FAPbI3薄膜在约60–80°C的加热条件下转化为α-FAPbI3。涂覆有增加了15mol%PACl的前体的堆积薄膜在室温下含有α-和δ-FAPbI3。一般，α-FAPbI3需求高于150°C的加热温度才干取得角同享PbI6八面体结构。估测，在60-80°C的低温下，甚至在室温下，如PbI6八面体旋转和PACl与MACl共存的协同效应。因而，能够合理地得出结论，增加到钙钛矿前体中的Cl-离子的含量以及经过与Cl-离子结合的RA+操控Cl-离子开释速率是决议δ-到α-相变的重要要素。图1d比较了在120°C下退火堆积薄膜30分钟后取得的钙钛矿薄膜的2D GI-WAXD。少数含有MACl和PACl的中心相以及溶剂和δ相在热处理后消失，改变为挨近纯的α-FAPbI3钙钛矿结构。该成果标明，PACl在q～10nm–1处导致沿德拜-谢尔环的个（100）α平面的尖利布拉格衍射斑，标明结晶度和垂直于衬底的平面外方向的晶粒取向得到改进。依据增加到前体溶液中的PACl的量，研讨了这些晶粒、晶体取向和外表形状操控对器材功能的影响。

　　为了进一步了解FAPbI3钙钛矿薄膜在低温文高度平整的外表形状下δ-到α-相变的PA+阳离子，咱们首先在室温下监测了堆积薄膜的外表和结构演化。咱们得出结论，在60°C以上，由于在RACl存鄙人激活势垒的下降，相变一般在热力学上是有利的。在室温下，势垒在动力学上按捺了δ相回来。δ-到α-相变，在150°C的高温下或甚至在室温下热力学发生，归因于亚稳态中心体的杂乱效果，取决于Cl-离子的量和RA+的类型，并去除残留溶剂。已经有许多关于δ-到α-相变的报导，而且当增加Cl-阴离子（如HCl和MACl）时，在低温下优选取向。此外，RA+发生的2D相下降了δ-α相变温度，增强了α相安稳性。增加到FAPbI3前体溶液中的RACl明显下降了改变温度，甚至在室温老化进程中改变温度消失。这一成果标明，涂覆的薄膜的δ-到α-相变受RACl的量和RA+的类型的动力学影响。在构成化学中，经过丈量Pb LIII边际上的扩展X射线吸收精细结构，还研讨了α-FAPbI3钙钛矿从晶体前体膜的改变。该成果暗示RACl与PbI2的配位开始增加，导致PbI6八面体的构成，然后渐渐消失。RA+（软酸）更像软碱（I-），构成安稳的产品，而RA+（软酸）和Cl-（硬碱）构成不安稳的产品。因而，与PbI2（或FAPbI3）配位的RACl 有望经过RA+脱质子化等进程转化为高蒸发性物质（例如，MA0、PA0和HCl），一起与PbI2结合为RA+阳离子和Cl-阴离子。

　　蒸发性RACl堆积的钙钛矿层的特性。a、玻璃衬底上堆积的膜的稳态光致发光和b、时刻分辩光致发光光谱。方针薄膜中最高的PL强度和最长的寿数标明非辐射复合最低，标明经过增加10mol%PACl构成了具有最低缺点浓度的薄膜。c、方针和操控的空间电荷约束电流剖析，VTFL是圈套填充极限电压。明显，方针薄膜显现出最低圈套浓度，标明涂覆有10mol%增加的PACl前体的钙钛矿膜中的缺点减少了。虽然方针薄膜和参阅2在钙钛矿薄膜的外表形状和δ-到α-相变方面简直类似，但据剖析可知方针薄膜中最低圈套密度是由于比参阅2更高的结晶度。这或许与参阅文献2的钙钛矿薄膜的构成中相对过快的结晶速率有关。Urbach能量（Eu）也进行了比较，由于钙钛矿薄膜的低缺点浓度导致了高功能，这是由于在钙钛矿的晶体构成进程中结构质量的优越性。钙钛矿薄膜的Eu由紫外（UV）-可见吸收光谱运用以下公式核算：α=α0 exp（hν/Eu），其间α是吸收系数，hν是光子能量。方针中的Eu值最低，标明结构质量最高（图3d）。

　　正如从在每种条件下构成的钙钛矿薄膜的缺点浓度和载流子寿数剖析中所预期的，方针和参阅2的均匀PCE最高，与对照比较别离略有下降。在反向和正向偏置扫描中，器材外表具有抗反射涂层的最佳功能方针器材的J-V特性如图4b所示。依据反向扫描形式下的J-V曲线核算的JSC、VOC和FF值别离为25.69 mA/cm2、1.178 V和86.15%；这些要素对应于规范空气环境条件下26.08%的PCE，在正向偏压下，JSC、VOC、FF和PCE别离为25.64 mA/cm2、1.178 V、85.06%和25.7%。器材的PCE由认证实验室（Newport, USA）运用准稳态办法进一步验证。在JSC、VOC和FF别离为25.80 mA/cm2、1.179 V和84.60%的情况下，测得的终究安稳功率为25.73%，这是有史以来最高的功率。图4c显现了与J-V相同器材的外部量子功率（EQE）。经过在波长上积分EQE取得的JSC为25.3 mA/cm2，这与运用太阳模拟器丈量的J-V曲线中的JSC十分共同。当在没有UV截止滤光片的环境和全阳光照射下运用最大功率点盯梢进行测验时，封装的方针设备在600小时后坚持了其初始功率的约88%（25.2%）（图4d）。

　　以上，作者经过增加到FAPbI3中的烷基氯化铵（RACl）的组合对钙钛矿薄膜的可操控结晶。经过原位掠入射广角X射线衍射和扫描电子显微镜研讨了FAPbI3的δ-到α-相变以及在不同条件下涂覆RACl的钙钛矿薄膜的结晶进程和外表描摹。增加到前体溶液中的RACl被以为在涂覆和退火进程中简单蒸发，由于RA⋅⋅H+-Cl-与FAPbI3中的PbI2结合导致RA+脱质子化，然后解离成RA0和HCl。因而，RACl的类型和量决议了终究α-FAPbI3的δ-到α-相变速率、结晶度、优选取向和外表形状。所得钙钛矿薄层有助于PSC的制备，在规范照明下功率转化功率为26.08%（经认证为25.73%）。

　　为加强科研协作，咱们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创协作专业科研沟通微信群。加微信群方法：增加修改微信pvalley2019，补白：名字-单位-研讨方向（无补白请恕不经过），由修改审阅后邀请入群。