近日，在莫斯科大學材料科學系太陽能新材料實驗室主任、深北莫教師阿列克謝·塔拉索夫博士和初級研究員安德烈·彼得羅夫老師的指導下，深圳北理莫斯科大學材料科學系學生李毓茂合作撰寫的論文在著名一流國際期刊《材料化學》（《Chemistry of Materials》，2020年影響因子為9.567）上發表。這是深北莫材料科學系學生參與進行鈣鈦礦太陽能電池領域研究發表的第二篇論文。

鈣鈦礦太陽能電池板是新一代設備，能將陽光中的能量轉化為電力，且效率高于25％，超過現今最常見的多晶硅太陽能電池的記錄值。鈣鈦礦太陽能電池是以晶體吸光材料——雜化鈣鈦礦薄膜為基礎制成的，由有機陽離子（CH3NH3+（MA），CH(NH2)2+（FA））和無機離子（鉛、溴和碘離子）共同組成。由于這種化合物結合了有機和無機部分，因此被稱為“雜化”，其通式可表示為APbX3(A=MA，FA；X=I，Br)。

與其他吸光材料不同，雜化鈣鈦礦具有顯著的優勢：它可以通過有機溶劑中的溶液結晶獲得。盡管針對采用溶液方法制取雜化鈣鈦礦的研究論文數量已經達到數千篇，但目前科學界對于影響所得材料性能的結晶機制仍知之甚少。

圖1：雜化鈣鈦礦晶體（橘色）和中間相（透明色）成像圖

在這項新的研究中，實驗室工作人員研究了結晶系統所有組合的可能性，即改變陽離子、陰離子、溶劑類型以及溶液中初始試劑的比例，得出在該系統結晶過程中形成了哪些化合物。其中，工作人員還特別研究了FA參與的結晶系統，這是目前被認為創造高效鈣鈦礦太陽能電池最有前景的方法。在實驗過程中，工作人員檢測到FA的4個中間相，并證實結晶化路徑會根據溶液組分不同表現出本質性的差異。

該項研究的導師阿列克謝·塔拉索夫博士表示："這項工作至關重要，因為我們已經研究了所有可能情況下的結晶化路徑，由此得以展示不同溶劑條件下，不同組分的鈣鈦礦結晶過程中形成中間產物的完整的畫面，所得結果也具有直接的現實意義。正如我們前面所示，結晶化路徑直接決定所得材料的性質。通過這項研究，我們得知在生產雜化鈣鈦礦過程中可能形成什么其他產品，以及如何選擇組分來控制結晶過程。因此，合理選擇組分和控制結晶條件將使我們能夠獲得更穩定、更有效的鈣鈦礦太陽能電池。"

溶液                中間相晶體結構               鈣鈦礦晶體結構

圖2：溶液法通過中間相形成鈣鈦礦晶體的過程示意圖

值得一提的是，深圳北理莫斯科大學材料科學系的本科生從大二年級就開始在高水平的俄羅斯教師指導下，開展現代材料科學（太陽能，化學電源，熒光和磁性材料等）相關領域迫切課題的科學研究工作。今年5月，材料科學系三年級學生王程遠的科研課題就取得了良好的研究成果，其合作撰寫的論文在著名國際期刊《Journal of Physical Chemistry С》（影響因子為4.309）上發表。