钙钛矿光伏：选择FAPbI₃并坚持使用

发表于《ACS Energy Letters》特刊"能源研究的演变格局：来自领先研究者的见解"。

Yameen Ahmed, Xingnan Qi, Parinaz Moazzezi, and Makhsud I. Saidaminov*

引用本文: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c03275

摘要：钙钛矿成分的选择对太阳能电池至关重要。在本篇观点文章中，我们认为，在已知的钙钛矿成分中，甲脒碘化铅（FAPbI₃）因其最佳带隙、在混合卤化物合金中未观察到的卤化物偏析现象以及不同于锡基钙钛矿的抗氧化性而脱颖而出。然而，稳定光活性α-FAPbI₃仍然是一个重大挑战，因为它在室温下容易转变为热力学稳定的δ-FAPbI₃。在本文中，我们简要回顾了稳定α-FAPbI₃的挑战，总结了以最小或无带隙代价解决这种不稳定性的策略，并对未来方向提出了我们的展望：(i) 在不影响带隙的情况下稳定α-FAPbI₃；(ii) 理解无添加剂稳定的α-FAPbI₃单晶钙钛矿太阳能电池（PSCs）的机制；(iii) 使用α-FAPbI₃作为窄带隙子电池开发全环境空气制备的叠层太阳能电池；(iv) 仅采用绿色溶剂以实现钙钛矿太阳能组件的可扩展、可持续和广泛制造。

由于缺陷容忍度高、吸收系数高、带隙可调以及低成本溶液加工性，卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）在仅仅十多年的研究中就获得了26.95%的认证功率转换效率（PCE）。在许多钙钛矿成分中，甲脒碘化铅（FAPbI₃）因其接近理想的1.43–1.48 eV带隙，已成为单结PSCs最具竞争力的吸光层。早期关于FAPbI₃的研究集中于其结构和光电特性，早期PSCs演示报告的效率约为4%。随后的进展迅速将PCE推高至14%以上，确立了FAPbI₃作为高性能PSCs的基准材料。在研究FA基钙钛矿单晶的传输特性时，我们也为其惊人的、当时前所未有的载流子扩散长度（FAPbI₃为6.6 μm，FAPbBr₃为19.0 μm）所震撼，突显了它们在依赖于电荷传输的器件（如太阳能电池）中的潜力。如今，单结PSCs的最高效率记录都是基于富甲脒钙钛矿成分。

尽管取得了这些进展，FAPbI₃面临一个关键挑战：亚稳态的光活性α相在室温下容易转变为热力学稳定的非钙钛矿δ相。这种相不稳定性在湿气和氧气的作用下加剧，使得在环境条件下制备相纯α-FAPbI₃变得复杂。掺入较小的阳离子（如Cs⁺、MA⁺）或混合卤化物（如Br⁻）已被证明可以有效稳定α相，但代价是带隙增大。

本篇观点文章倡导无添加剂的FAPbI₃作为单结PSCs的最佳吸收层。读者可以参考关于FAPbI₃本征相稳定性、诸如MA辅助结晶等稳定策略以及该主题的全面综述的详细研究。我们的目的不是全面回顾所有现有的FAPbI₃文献，而是分享我们关于为什么在不损害其带隙的情况下稳定α-FAPbI₃相对未来进展至关重要的观点。在接下来的部分中，我们概述为什么在确保长期稳定性的同时保持其本征带隙对于基础研究和实际部署都至关重要。我们讨论其相不稳定性的起源，批判性地回顾现有的稳定策略，并重点介绍新兴的方法，如应变工程、界面工程和熵驱动稳定。最后，我们展望了FAPbI₃在叠层钙钛矿未来中的作用，重点是环境条件下的可扩展制造。

■ 为什么FAPbI₃是最佳选择？

Shockley–Queisser (SQ) 极限确定了AM1.5G光照下单结太阳能电池的最佳带隙约为1.34 eV。钙钛矿的带隙可调性允许通过用锡（Sn）部分取代铅（Pb）来获得这个带隙。然而，易于氧化为Sn⁴⁺的Sn²⁺的本征不稳定性限制了Sn基钙钛矿在环境条件下的实际应用。因此，最合适的无Sn钙钛矿吸收层是FAPbI₃，它具有接近理想的~1.45 eV带隙（图1）。

相对于Sn²⁺，Pb²⁺的稳定性可归因于Pb的6s²电子受到4f¹⁴和5d¹⁰轨道的屏蔽，以及其高原子序数（Z = 82）带来的强烈相对论效应。这使得惰性6s²孤对电子稳定，导致Pb²⁺氧化为Pb⁴⁺在热力学上成本非常高。相比之下，Sn经历的相对论稳定效应较弱，使得Sn²⁺氧化成为一个持续关注的问题，特别是对于在环境条件下制造的器件（图1c）。由于可扩展且与空气兼容的加工路线对于广泛的制造能力是可取的，因此关注Pb基钙钛矿具有重要意义。

Pb的毒性不容忽视，如果器件损坏，铅可能扩散到环境中。Pb的固有毒性是一个重要的环境问题。最近的定量和生命周期研究表明，Pb基PSCs的实际环境负担是有限的。FAPbI₃中Pb的面积密度仅为~6.7×10⁻²mg/cm²，比商用硅太阳能模块中由于焊带使用的~6.1×10⁻¹ mg/cm² Pb低一个数量级。此外，生命周期评估表明，PSCs中的总Pb使用量（~0.0001 wt%）及其潜在的毒性排放比当前美国电力结构的排放低多达12倍。即使扩大到满足美国整个年电力需求，所需的Pb（2011年约每年100吨）仍然显著低于汽车或航空等其他主要行业。重要的是，欧盟等国际法规已经承认光伏组件是固定的、封装的系统，豁免于0.1 wt%的Pb限值，并且正在进行的关于Pb固定和回收策略的研究继续将任何风险降至最低。因此，虽然Pb基PSCs固有地含有有毒Pb，但通过封装和回收，整体环境风险可以有效缓解，使其在环境上可比甚至比现有光伏技术更安全。

与甲基铵对应物（即MAPbI₃）相比，FAPbI₃还提供更高的热稳定性和运行稳定性。然而，如上所述，光活性立方α-FAPbI₃是亚稳态的，在室温下会转变为非钙钛矿δ相。为了抑制这种相变，通常会引入较小的阳离子（Cs⁺、MA⁺）或卤化物（Cl⁻、Br⁻）。虽然这些方法改善了相稳定性，但也拓宽了带隙，并且在混合卤化物的情况下，引入了一个新的挑战—光诱导卤化物偏析（图1d）。

卤化物偏析在混合碘化物-溴化物成分中尤其成问题。即使溴含量适中（~10–20 mol%），光照也会诱导偏析为富碘和富溴区域。我们也观察到，仅将3%的Cs和10%的Br掺入FAPbI₃就是以在低光强度下引发卤化物偏析。由此产生的富碘区域充当非辐射复合中心，降低了PSC的光电压输出。尽管卤化物偏析在黑暗中是可逆的，但光偏压循环会加速缺陷在畴界的积累，最终导致不可逆降解。

由于晶格能量和离子动力学的差异，在FA基钙钛矿中比在富Cs钙钛矿中相偏析本质上发生的可能性更低。相对较大的甲脒（FA⁺）阳离子提供的容忍因子接近理想立方钙钛矿结构的容忍因子，减少了八面体倾斜和内部晶格应变。此外，FA⁺表现出与无机框架的氢键相互作用，有助于稳定α相并抑制离子迁移，而离子迁移是卤化物钙钛矿中相偏析的主要驱动力之一。相比之下，较小的Cs⁺阳离子引起更大的晶格收缩和结构畸变，常常促进在热或光应力下多种多晶型的共存。这种Cs体系中增加的应变和成分不均匀性增强了卤化物迁移率，并促进了光诱导的相偏析，特别是在混合卤化物成分中。因此，FA基钙钛矿中更对称的晶格和减少的缺陷介导离子迁移，解释了其本质上较低的相偏析倾向。

基于这些原因，我们认为，保持带隙的、无添加剂的FAPbI₃最适合用于单结PSCs，因为它独特地结合了最佳带隙和可扩展、与环境兼容的制造能力。然而，核心挑战在于稳定α-FAPbI₃而不依赖阳离子或阴离子取代。

图1. FAPbI₃相对于其他钙钛矿成分的比较优势。(a) 卤化物钙钛矿的晶体结构。(b) 选择FAPbI₃的原因总结。(c) 锡和铅的电子构型。(d) 混合卤化物钙钛矿中的卤化物偏析。

图2. 稳定FAPbI₃的核心挑战和热力学策略。(a) FAPbI₃结构转变。(b) 有或无Iᵢ缺陷时α → δ相变的模拟能量路径。经参考文献47许可转载，版权归2020年Elsevier Inc.所有。(c, d) (c) FAPbI₃相的活化能和(d) 所需α-FAPbI₃稳定化路径的示意图。

挑战：FAPbI₃多晶型

FAPbI₃的主要挑战是α相在室温下的不稳定性（图2a），这限制了相应PSCs的长期稳定性。多个外部和内在因素，包括温度、压力、湿度以及FA⁺阳离子与PbI₆框架之间的结构失配，在FAPbI₃多晶型中发挥作用。

在钙钛矿晶格中，FA⁺阳离子占据由角共享PbI₆八面体构成的网络中的空隙。由于Pb–I键相对刚性，八面体在应力下发生倾斜，导致FA⁺阳离子与无机笼之间不匹配。这种失配通常用Goldschmidt容忍因子来描述， t = (r_FA + r_I) / [√2 (r_Pb + r_I)]，其中r_FA、r_I和r_Pb是FA⁺、I⁻和Pb²⁺的离子半径。为了使立方钙钛矿结构稳定，t通常在0.8到1.0之间。对于FAPbI₃，t为1.01，这导致PbI₆八面体极度倾斜，最终坍塌为δ相，其结构由面共享的PbI₆八面体组成。在低温下，δ-FAPbI₃的形成能比α相低70 meV（图2c），但在温度高于423 K时，这种关系逆转，由于FA⁺旋转动力学增加及其对吉布斯自由能（ΔG = ΔH - TΔS，其中ΔH是焓，ΔS是熵，T是温度）的熵贡献，δ → α转变变得有利（图2c）。中子衍射研究和第一性原理计算表明，FA⁺的这种旋转自由度是主要的熵因素，它抵消了不利的焓，并允许α相在高温下存在。同时，计算表明α-FAPbI₃具有相对较高的形成能（约高于前驱体PbI₂ + FAI 105 meV），而δ-FAPbI₃的形成能略低（相对于前驱体约-6 meV），这解释了为什么δ相在环境条件下更稳定。

缺陷也会破坏α-FAPbI₃的稳定性。间隙碘（Iᵢ），通常在制备后碘化物钝化过程中产生，降低了α → δ转变的活化能（图2b），从而加速降解。

残余应变是导致α-FAPbI₃相不稳定性的另一个因素。薄膜FAPbI₃表现出~2.4%的残余应变，远高于硅或铜铟镓硒中的应变。尽管钙钛矿能容忍高缺陷密度，累积的应变仍然加速α → δ转化和长期降解。应变也影响电子特性。引入压应变可减小带隙并增强空穴迁移率。晶格收缩加强了轨道重叠，抬升了价带顶并降低了带隙。相反，拉应变削弱了轨道重叠，增加了带隙。

α-FAPbI₃稳定策略

稳定α-FAPbI₃的热力学路径如图2d所示。主要策略包括用较小离子（Cs⁺、MA⁺、Br⁻、Cl⁻）部分取代FA⁺或I⁻。但如上所述，这会导致带隙拓宽和卤化物偏析。

另一种策略是使用氯化甲基铵（MACl）作为结晶剂。由于MACl在钙钛矿后退火过程中挥发，它能在不显著改变带隙的情况下改善薄膜形成。

有趣的是，MACl辅助结晶可能是有益的，也可能是有害的，取决于制造环境。如下方程所示：

FAPbI₃ + y MACl→ FA₁₋ₓMAₓPbI₃₋ₓClₓ + (y-x) FACl + x FAI (y > x)

当薄膜在惰性气氛中沉积时，薄膜中产生的过量FAI和/或FACl被发现是稳定性问题的原因。然而，当薄膜在环境空气中沉积时，湿度协助MACl进一步结晶，并有助于从薄膜中去除过量的MACl。

CH₃NH₃Cl(s) → CH₃NH₃⁺(aq) + Cl⁻(aq)CH₃NH₃⁺(aq) + H₂O ↔ CH₃NH₂(g) ↑ + H₃O⁺(aq)H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq) ↔ [HCl + H₂O]↑（共沸点 b.p. ≈ 100°C）

固态MACl容易从周围环境中吸收水分，导致其部分溶解。在这种水合状态下，MA⁺离子充当弱酸，可以向附近的水分子提供质子，产生水合氢离子（H₃O⁺）。尽管这个过程的平衡通常有利于甲胺与质子的重新结合（由于胺的相对高碱性），但质子转移事件发生很快，使得一部分甲胺能够独立或与水分子结合挥发。此外，生成的水合氢离子可以与溶液中的氯离子相互作用产生HCl，后者在钙钛矿薄膜约150°C的热退火过程中可能会蒸发，具体取决于混合物的组成。

图3. 应变对α-FAPbI₃稳定性的影响。带应变与无应变界面的示意图及其对应的掠入射XRD图谱。Ψ代表X射线束与样品表面之间的入射角。

我们还采用了MACl辅助结晶技术，以实现在环境条件下可扩展地制造基于FAPbI₃的太阳能电池和微型组件。我们观察到，通过在前驱体墨水中掺入镉进行应变工程可以稳定α-FAPbI₃。在此基础上，我们表明，减少随后沉积钙钛矿的电子传输层上的表面缺陷进一步促进了α相转变。减少钙钛矿层与后沉积层之间的界面接触面积，通过用高分子量聚（三芳胺）（PTAA）空穴传输层取代传统的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD），进一步增强了α-FAPbI₃薄膜和太阳能微型组件的稳定性。此外，我们通过引入混合烷基铵氯化物开发了一种耐湿FAPbI₃墨水，可在较宽的湿度范围（35–65%相对湿度）内形成稳定的FAPbI₃薄膜。这些研究共同强调，α-FAPbI₃的稳定本质上是多方面的，需要一种涉及前驱体化学、应变管理、界面工程和加工环境的整体方法。

然而，研究报告称，借助MACl制成的FAPbI₃带隙高于1.5 eV，这通常归因于FA⁺被MA⁺部分取代以及缺陷或热诱导的晶格应变。通常在FAPbI₃加工过程中使用约35 mol%的MACl摩尔比；核磁共振分析表明，约5%的MA⁺往往会残留在最终薄膜中。

应变工程提供了另一种稳定α-FAPbI₃的有前景的途径（图3）。α-FAPbI₃在（111）面表现出各向异性应变，而δ-FAPbI₃几乎无应变。由于拉应变驱动α → δ转化，应变弛豫可以在不损害带隙的情况下稳定α-FAPbI₃。应变的一个主要来源是层间的热膨胀失配，特别是在高膨胀系数的薄膜如FAPbI₃与低膨胀系数的层如TiO₂或SnO₂之间（图3）。具有晶格匹配的外延α-FAPbI₃薄膜显示出超过360天的稳定性，突显了晶格匹配的作用。

掺入薄层2D钙钛矿可以通过匹配Pb–I–Pb键角来促进α-FAPbI₃的外延生长，例如在（NAM)₂PbI₄（NAM代表烟酰胺）中：167.2° 对比 α-FAPbI₃ 的 176.9°。这种取向缓解了拉应力并降低了陷阱密度。类似地，使用 FAPbBr₃ 进行籽晶辅助结晶，由于它们相对较低的晶格失配（~6%），将 α-FAPbI₃ 的晶粒尺寸增加了 5 倍，并将陷阱密度降低了 11 倍。

界面应变同样重要，虽然整体压应变稳定 α-FAPbI₃，但表面过度的压应变或埋入界面的拉应变会加速 α → δ 相变。因此，仔细选择能够释放或重新分布应变的界面改性剂至关重要。例如，氯化铯减少了钙钛矿表面的压应变，而氯化钾在表面和界面之间提供了更平衡的应变分布，从而提高了稳定性。相比之下，氯化锂、氯化钠和氯化铷增加了微应变并加速了降解。

最后，FAPbI₃ 的低温沉积（~100 °C）有助于释放拉应变，进一步提高稳定性。总体而言，晶格应变工程已成为一种有效的生产高质量α-FAPbI₃薄膜的策略。⁷⁵ 然而，上述所有讨论中MACl的参与仍然是一个令人关注的问题。

图4. 降低形成能以稳定亚稳态FAPbI₃。(a) 各种2D钙钛矿（丙基铵，PA；丁基铵，BA；辛基铵，OA；苯乙基铵，PEA）和FAPbI₃（灰色条）的晶面间距。BA₂FAPb₂I₇和PA₂FAPb₂I₇与FAPbI₃非常匹配，实现了模板生长（插图）。(b) FAPbI₃滴涂在BA₂FAPb₂I₇晶体上的示意图，显示在2D模板上优先形成α相，对比在裸露基底上。(c) (b)中实验的照片，显示三个区域：(i) 无FAPbI₃的BA₂FAPb₂I₇，(ii) FAPbI₃下方的BA₂FAPb₂I₇，以及(iii) 裸露玻璃上的FAPbI₃，说明了相保留差异。经参考文献84许可转载，版权归2024年，美国科学促进会。(d) 有或无多碘化物存在下FAPbI₃形成（FAI + PbI₂→FAPbI₃）的能量分布示意图。(e) α-FAPbI₃、δ-FAPbI₃和PbI₂的温度依赖性XRD峰积分，显示存在多碘化物时α相形成增强。

■ 无带隙损失的新兴途径

本节重点介绍不依赖MACl的α-FAPbI₃稳定策略。甲脒乙酸盐添加剂是一种替代方案，通过降低能垒来促进直接的δ → α转变。类似地，硫化铅添加剂降低了α相形成的活化能垒，并实现了α-FAPbI₃薄膜的低温形成。

湿度驱动的降解被认为是由于晶界充当了水分渗透的通道。一项关于FAPbI₃的详细研究展示了湿度如何触发FAPbI₃的降解。相变从晶界开始，并向晶粒内部推进，将所有相邻晶粒转变为非钙钛矿相。相变取决于湿度水平。α-FAPbI₃在50%相对湿度下转变为δ-FAPbI₃，这种相变是可逆的。然而，在更高湿度下或当薄膜浸泡在水中时，它会转变为PbI₂，在150°C长时间退火时由于FA阳离子的挥发也能观察到这种转变。因此，增大晶粒和钝化晶界可提高稳定性。例如，离子液体可以停留在晶界，形成静电耦合，诱导压应变，并缓解拉应力。

2D模板生长结合低温制造进一步增强了稳定性。例如，BA₂FAPb₂I₇（晶格常数为6.359 Å）与FAPbI₃（6.352–6.365 Å）非常匹配。在100°C诱导压应变并稳定α相（图4a–c）。重要的是，2D模板法实现了低至1.48 eV的带隙，相比之下，MACl辅助的FAPbI₃带隙约为1.52 eV，接近报告的最小值（1.45 eV）。2D稳定的器件在1太阳光、65°C和90%相对湿度条件下保持>99%的效率超过170分钟，而MACl稳定的器件在15分钟内就降解了。

不依赖合金化而降低α-FAPbI₃形成的动力学能垒是另一种获得相纯薄膜而不损害带隙的方法（图4d）。一种有效的方法是使用挥发性碘添加剂（I₂），它通过形成瞬态的钙钛矿-碘中间配合物来改变结晶路径。I₂的存在以及由此产生的多碘化物促进了角共享Pb–I框架的成核，从而降低了α-FAPbI₃形成的活化能。当I₂在退火过程中挥发后，最终薄膜中不会有残留添加剂，从而可以生长高质量、相纯的α-FAPbI₃（图4e）。

适当设计的界面也可以通过动力学方式捕获α-FAPbI₃（图2d）。界面更容易形成缺陷，而在这些界面处的缺陷钝化策略可以提高稳定性。

压力工程是另一条新兴途径：施加低压（~MPa）可促进钙钛矿离子迁移和晶粒再结晶，从而促进钙钛矿晶粒融合或生长为更大的晶粒。大晶粒可以提高钙钛矿薄膜的质量，减少薄膜中的缺陷密度，并改善器件性能。高压（~GPa）直接影响晶体结构；它改变键角、键长和八面体倾斜，从而改变光电特性，如带隙、电荷传输速率、电导率⁹⁸ 和寿命。施加2.1 GPa将FAPbI₃的带隙减小至1.34 eV，几乎匹配SQ极限（1.34 eV）。即使在压力释放后，1.45 eV的窄带隙仍然保持，并伴有更长的载流子寿命。这种带隙变化主要归因于价带顶的调制，而非导带底，因为施加的压力将价带顶向上抬升，表明电子能带结构对压应变的响应非常强烈。静水压力可以引入压应变和拉应变。因此，压力和应变工程可被视为实现FAPbI₃基钙钛矿受控晶格变形和增强结构稳健性的互补方法。

不依赖合金化的相纯FAPbI₃提供了一种在避免成分复杂性的同时实现本征性能的有效途径。剩下的关键问题是，能否在没有外部添加剂的情况下稳定高效的α-FAPbI₃ PSCs。虽然对于多晶钙钛矿，这方面的证据仍然很少，但我们最近展示了无添加剂α-FAPbI₃单晶PSCs的制备。FAPbI₃的本征坚固性使得单晶PSCs能够在环境空气中制备，而早期含有MA或Cs的单晶PSCs则需要严格的惰性加工条件。

我们认为，保持α-FAPbI₃的本征带隙对于最大化单结PSCs的性能非常重要。诸如界面工程、应变管理、外延生长和无添加剂结晶等方法有望在不拓宽带隙的情况下实现这一点。FAPbI₃单晶PSCs值得进一步关注：由于没有多晶薄膜固有的晶界和界面复杂性，单晶可以更清晰地理解控制相稳定性、缺陷形成和载流子动力学的基本机制。

图5. 稳定FAPbI₃钙钛矿的进展与展望。(a) 当前使用广泛采用的旋涂法和有毒溶剂的α-FAPbI₃研究进展的示意图。(b) 未来关注点：使用绿色溶剂和可扩展方法。(c) α-FAPbI₃作为窄带隙子电池应用于全钙钛矿串联电池，与约~1.9 eV的宽带隙吸收层配对。

可扩展的全钙钛矿叠层模块在环境空气中制造，很可能会依赖FAPbI₃作为窄带隙子电池。串联太阳能电池架构提供了另一个机会（图5c）。目前，Sn基钙钛矿被广泛用作窄带隙子电池；然而，其固有的易氧化性限制了广泛的制造可行性。带隙约~1.45 eV的相纯α-FAPbI₃，当与宽带隙钙钛矿（~1.9 eV）配对时，代表了一种有前景的替代方案。研究已经证明了使用旋涂法和可扩展方法环境空气中制造宽带隙PSCs。

相纯α-FAPbI₃的环境空气制造仍然是一个活跃的研究领域。气相沉积结合环境空气退火、中间调控结晶添加剂辅助结晶有助于在环境空气中形成相纯 α-FAPbI₃。然而，仍然需要开发在环境空气中可扩展制造相纯 α-FAPbI₃ 的方法，以为 α-FAPbI₃ 钙钛矿模块铺平道路。其单结太阳能电池的理想带隙为高效、低成本、成分复杂性最小的太阳能模块提供了潜力。其优异的载流子传输和光电压使其适合集成到柔性、双面、和建筑一体化光伏中。最近在 α-FAPbI₃ 模块环境空气可扩展制造方面的进展大多使用 MACl 辅助结晶；如上所述，这会改变钙钛矿的带隙并引起稳定性问题。

在长时间光照、热应力和湿气暴露下实现运行耐久性仍然至关重要，并呼吁一种将本征稳定与先进封装和界面工程策略相结合的整体方法。

向单结和基于FAPbI₃的叠层模块的全绿色制造推进，提供了一条可持续的商业化路径。同样重要的是在选择材料和工艺开发中的可持续性考虑。用绿色替代品替代有毒溶剂，并结合可扩展的制造方法，对于建立环境友好的生产路线非常重要（图5a,b）。最近的生命周期评估考虑了溶剂生产、蒸发能量、大气排放和报废处理，确定了二甲基亚砜（DMSO）是钙钛矿制造中八种常用溶剂中对环境最友好、对人体健康危害最小的溶剂。迄今为止，所有层均采用全绿色溶剂工艺的PSC最高报告PCE为20%，而除空穴传输层外所有层使用绿色溶剂的最高报告PCE为25%；两者均通过旋涂实现。在环境空气中使用DMSO作为主要溶剂制造的可扩展绿色钙钛矿太阳能模块效率已达到19%。这些进展意义重大，但也呼吁完全绿色溶剂、可扩展且可在环境空气中加工的制造路线。