近年来，关于钙钛矿太阳能电池的研究持续取得新突破。在实验室规模的研究工作中，钙钛矿膜层的加工普遍采用旋涂的方法，因为此方法对膜层质量可以实现较好的控制。旋涂法不能实现膜层的大面积制备，而相比而言，刮涂法往往更具有大面积制备的成本和操作优势。碍于钙钛矿的复杂结晶过程，大规模且高质量的膜层制备发展比较滞后。近日，有关研究人员通过改良钙钛矿制备过程中溶液化学，并辅以抗溶剂结晶过程，所采用的前驱体溶液可以实现高速率大规模制备质量和均匀性理想的钙钛矿膜层，并且旋涂法和刮涂法制备所得到的膜层均匀性和性能没有明显的差别。该研究为钙钛矿膜层的大面积高质量制备提供了新思路。
　　所谓的抗溶剂法结晶，就是在前驱体溶液中加入添加剂，增加溶液的过饱和度，以辅助形成更优质量的钙钛矿膜层。但是在这个过程中，添加剂加入的时机非常重要，过早或者过晚都会显著影响钙钛矿膜层的质量，而目前采用的前驱体溶液和添加剂体系中，最优的加入时间只有几秒钟，严重影响了该方法的实际应用发展。另一方面，相关研究发现在前驱体溶液中加入过量的MACl有助于提高所获得的膜层质量。
　　他们对不同的溶剂DMF, DMSO-DMF, NMP-DMF在抗溶剂法中结晶中的添加剂最优加入时间进行了对比探究，发现NMP-DMF表现最好，在前十分钟的时间段加入所获得的膜层性能没有太大差别，而若采用纯的DMF，则表现出强烈的时间依赖性。而后他们又对溶液中加入过量的MACl和MAI对膜层退火时间的影响进行了探究，结果发现当加入过量的MACl时，体系所需的退火时间显著降低，这对大面积生产钙钛矿膜层中降低能耗是非常有利的。图一展示了两种情况中XRD表征结果随着退火时间的延长的变化，可以看到加入过量MACl，退火1分钟，整个曲线就已经几乎接近其最终状态，而加入MAI则需要10分钟甚至更长的时间。

图一：加入过量的MACl和MAI时，膜层XRD随退火时间的变化

钙钛矿膜层的均匀性和晶粒的大小对其性能具有很大的影响。他们接着对刮涂法制备得到的膜层均匀性进行了表征，结果如图二所示，可以看出膜层的均匀性良好，并且随着膜层厚度的增加，晶粒也呈现出增大的趋势。并且进一步的探究发现，通过刮涂法制备得到的膜层的晶粒尺寸和均匀性和旋涂法所得没有太大的差别，说明该溶液化学体系可以直接从实验室的研究阶段转移到工业大面积生产中。

图二：钙钛矿晶粒尺寸和厚度的变化趋势

该工作采用刮涂法，用抗溶剂处理前驱体溶剂，制备得到了均匀性良好的钙钛矿膜层，为钙钛矿太阳能电池的大面积现实应用提供了更多的可能性。(来源：OIL实验室)