钙钛矿太阳能电池发展迅速，除了效率高，另外一大特色就是制备简单。在实验室中，一步旋涂法是制备高质量钙钛矿层最简单快捷的途径。为了改善薄膜形貌，旋涂沉积常常使用混合溶剂（DMF/DMSO/GBL）及铅盐进行优化。当然几乎所有高效钙钛矿太阳能电池（效率为20%-21%）使用的是抗溶剂法制备钙钛矿薄膜，通常溶于DMF或者DMSO的钙钛矿前驱体溶液被抗溶剂淬灭，淬灭步骤会有利于结晶而且产生更佳的薄膜形貌。钙钛矿太阳能电池使用常用的抗溶剂包括氯苯（CB）、甲苯（TLN）、乙醚等，这些也常常作为空穴传输材料的溶剂。不过氯苯、甲苯等毒性大，对环境不友好，不适合大规模生产。尽管有一些改进的方案，比如采用蒸镀方法或者采用甲胺及乙腈替代有毒的DMF，但还是需要用到有毒的氯苯，而且所得器件的光电转换效率（PCE）无法达到传统方法的水平。

近日，瑞士福里堡大学Michael Saliba等研究者采用更绿色、更加环境友好的苯甲醚（ANS）作为抗溶剂，在手套箱内及手套箱外制备钙钛矿太阳能电池，分别实现了19.9%与15.5%的光电转换效率。更重要的是，完全的非卤溶剂ANS在用作抗溶剂及空穴传输材料溶剂后，相关钙钛矿电池的光电转换效率最高可以达到20.5%，这也是迄今为止没有用氯苯及甲苯的最高效率。

作者首先调查了使用不同的抗溶剂在手套箱内外制备的钙钛矿薄膜的表面形貌。对于在手套箱内制备的钙钛矿薄膜，可以发现基于三种抗溶剂（氯苯、甲苯、苯甲醚）制造的钙钛矿薄膜的形貌几乎没区别。而在手套箱外，使用甲苯作为抗溶剂会导致薄膜聚集产生针孔，但是基于氯苯或者苯甲醚制造的钙钛矿薄膜的形貌却对抗溶剂并没有依赖性。

图1. 使用不同抗溶剂制作的钙钛矿薄膜的扫描电镜图。图片来源：Adv. Energy Mater.

随后作者进一步研究了使用不同抗溶剂在手套箱内外制备的钙钛矿薄膜的性质差异。在手套箱内，从紫外吸收及荧光测试可以看出，基于氯苯及甲苯两种抗溶剂制备的钙钛矿薄膜没有明显差别。当然，在甲苯例子中，薄膜吸收有明显提高。此外，X射线衍射结果显示氯苯与苯甲醚两个体系所得的薄膜没有明显的结晶差别。

图2. 手套箱内使用不同抗溶剂制备的钙钛矿的紫外吸收、荧光测试、X射线衍射。图片来源：Adv. Energy Mater.

作者使用不同抗溶剂制备的钙钛矿薄膜制造电池器件，研究了不同钙钛矿薄膜的光伏性质。就光伏参数来讲，苯甲醚相对于氯苯及甲苯没有展现出明显优势。使用苯甲醚作为抗溶剂的电池可以达到19.07%的光电转换效率，填充因子高达0.76，开路电压为1.12 V。使用甲苯会导致填充因子从0.76降到0.74，开路电压则从1.12 V降到1.1 V。从表1可以看出，苯甲醚体系电池的总体性能虽然不如氯苯体系，却优于甲苯体系。

图3. 在手套箱内使用不同抗溶剂制备的钙钛矿电池的电流-电压曲线。图片来源：Adv. Energy Mater.

表1. 使用不同抗溶剂制备的器件参数表。图片来源：Adv. Energy Mater.

从图4可以看出，使用非卤溶剂作为抗溶剂及空穴传输材料的溶剂，其效率会优于同等条件下使用含卤溶剂制备相应期间的效率，最高可达20.5%，这是基于非卤溶剂制备的效率最高的钙钛矿太阳能电池。

图4. 使用非卤溶剂或含卤溶剂作为抗溶剂及空穴传输材料溶剂的器件电流-电压曲线。图片来源：Adv. Energy Mater.

总之，作者报道的方法有助于制备高质量钙钛矿薄膜的同时降低健康风险和环境风险。苯甲醚作为抗溶剂及空穴传输材料溶剂制备的钙钛矿与含卤溶剂制备的钙钛矿区别很小，所以工业及实验室可以考虑大规模采用苯甲醚代替含卤溶剂来生产钙钛矿太阳能电池。

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Greener, Nonhalogenated Solvent Systems for Highly Efficient Perovskite Solar Cells

Adv. Energy Mater., 2018, DOI: 10.1002/aenm.201800177