近日，在莫斯科大学材料科学系太阳能新材料实验室主任、深北莫教师阿列克谢·塔拉索夫博士和初级研究员安德烈·彼得罗夫老师的指导下，深圳北理莫斯科大学材料科学系学生李毓茂合作撰写的论文在著名一流国际期刊《材料化学》（《Chemistry of Materials》，2020年影响因子为9.567）上发表。这是深北莫材料科学系学生参与进行钙钛矿太阳能电池领域研究发表的第二篇论文。

钙钛矿太阳能电池板是新一代设备，能将阳光中的能量转化为电力，且效率高于25％，超过现今最常见的多晶硅太阳能电池的记录值。钙钛矿太阳能电池是以晶体吸光材料——杂化钙钛矿薄膜为基础制成的，由有机阳离子（CH3NH3+（MA），CH(NH2)2+（FA））和无机离子（铅、溴和碘离子）共同组成。由于这种化合物结合了有机和无机部分，因此被称为“杂化”，其通式可表示为APbX3(A=MA，FA；X=I，Br)。

与其他吸光材料不同，杂化钙钛矿具有显著的优势：它可以通过有机溶剂中的溶液结晶获得。尽管针对采用溶液方法制取杂化钙钛矿的研究论文数量已经达到数千篇，但目前科学界对于影响所得材料性能的结晶机制仍知之甚少。

图1：杂化钙钛矿晶体（橘色）和中间相（透明色）成像图

在这项新的研究中，实验室工作人员研究了结晶系统所有组合的可能性，即改变阳离子、阴离子、溶剂类型以及溶液中初始试剂的比例，得出在该系统结晶过程中形成了哪些化合物。其中，工作人员还特别研究了FA参与的结晶系统，这是目前被认为创造高效钙钛矿太阳能电池最有前景的方法。在实验过程中，工作人员检测到FA的4个中间相，并证实结晶化路径会根据溶液组分不同表现出本质性的差异。

该项研究的导师阿列克谢·塔拉索夫博士表示："这项工作至关重要，因为我们已经研究了所有可能情况下的结晶化路径，由此得以展示不同溶剂条件下，不同组分的钙钛矿结晶过程中形成中间产物的完整的画面，所得结果也具有直接的现实意义。正如我们前面所示，结晶化路径直接决定所得材料的性质。通过这项研究，我们得知在生产杂化钙钛矿过程中可能形成什么其他产品，以及如何选择组分来控制结晶过程。因此，合理选择组分和控制结晶条件将使我们能够获得更稳定、更有效的钙钛矿太阳能电池。"

溶液                中间相晶体结构               钙钛矿晶体结构

图2：溶液法通过中间相形成钙钛矿晶体的过程示意图

值得一提的是，深圳北理莫斯科大学材料科学系的本科生从大二年级就开始在高水平的俄罗斯教师指导下，开展现代材料科学（太阳能，化学电源，荧光和磁性材料等）相关领域迫切课题的科学研究工作。今年5月，材料科学系三年级学生王程远的科研课题就取得了良好的研究成果，其合作撰写的论文在著名国际期刊《Journal of Physical Chemistry С》（影响因子为4.309）上发表。