如果能够像印刷报纸一样快速连续生产高质量低缺陷的钙钛矿吸光层薄膜，这将是对传统光伏产业技术的一个重大革新。这需要对钙钛矿前驱体墨水进行精确调控，以适应印刷制备技术的要求。

作者团队前期对杂化钙钛矿成核结晶生长过程进行了长期的研究，发现溶液中的钙钛矿相或其溶剂络合相成核速率远低于晶体生长速率，因而易形成枝状晶体，导致薄膜有孔洞、不致密，从而造成相应的电池器件漏电，性能低。要想获得致密无孔的钙钛矿薄膜，必须精确控制钙钛矿的结晶动力学过程。

    同时，作者前期的研究还发现在两步法印刷制备钙钛矿薄膜过程中，碘化铅（PbI2）的晶体生长和钙钛矿完全不同，PbI2成核率高，非常容易得到致密的PbI2薄膜。但是两步法印刷的难题在于第二步的有机胺盐引入，难以渗透到底部与PbI2完全反应，因此形成的钙钛矿薄膜质量难以控制，导致相应的电池组件效率低。作者在铯/甲脒基钙钛矿的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中引入与铅元素摩尔比1：1的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），在饱和前驱体中诱导PbI2·NMP溶剂络合相优先成核并脱溶，从而抑制钙钛矿-DMF中间相及其相应枝状晶的形成。这样，在一步法钙钛矿成膜过程中，PbI2·NMP溶剂络合相首先形成一个模板，同时使有机胺盐均匀地沉积在PbI2·NMP溶剂络合相四周，再通过随后的加热过程实现原位钙钛矿反应，得到致密的大面积钙钛矿薄膜。此外，NMP的引入可以显著降低α相钙钛矿的反应生成自由能，在室温下即可形成光电效应好的α钙钛矿相，压制光电效应差的δ相钙钛矿形成。通过对前驱体组分进一步优化，并结合界面修饰、分子钝化等技术，实现了高效稳定钙钛矿太阳能电池器件的制备，最终通过狭缝涂布印刷制备出效率接近20%的10 cm × 10 cm大面积钙钛矿组件。

    这项研究揭示了溶液法钙钛矿薄膜的结晶动力学过程和调控机制，提供了一种大面积钙钛矿薄膜的可控制备方法，为钙钛矿产业化制备提供了一种新的策略。这一成果今天发表在Science上，文章的第一作者是卜童乐博士，通讯作者是黄福志研究员，第一通讯单位是武汉理工大学。