2026年10月31日，大连理工大学物理学院王敏焕副教授、边继明教授与化学学院史彦涛教授等合作完成的研究成果《垂直碘化铅纳米线引导薄膜生长》（High-performance devices from lab-scale to micro module directed by vertical PbI2 homogeneous growth perovskite films），在《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表。研究通过构筑垂直排列的碘化铅纳米线，引导钙钛矿薄膜均匀、定向生长，实现了从实验室小面积电池到微型组件的性能提升。王敏焕为论文排序第一的共同第一作者，史彦涛为共同通讯作者之一，大连理工大学为第一署名单位。
在两步法制备过程中，先形成的碘化铅薄膜决定了后续钙钛矿的生长基础。常规薄膜的晶体排列无序、形貌不均，容易使后续结晶出现差异。本研究从前驱体的空间排列及溶剂配位状态入手，调控钙钛矿的反应与晶粒生长过程。
研究团队在碘化铅沉积时引入氯苯反溶剂，通过提高过饱和度促进溶剂化纳米晶定向附着，构筑垂直纳米线。预退火使纳米线表面部分脱溶剂，形成内部保留溶剂化物的核壳结构。原位X射线散射捕捉到有序结构形成及中间相转变，为这一生长路径提供了证据。
图1 反溶剂诱导有序纳米线形成的原位证据与机制。a、b为掠入射小角X射线散射（GISAXS）结果，其中低角度散射信号支持周期性有序结构的形成。c为掠入射广角X射线散射（GIWAXS）结果，显示中间相的生成与转变。d对比两条生长路径。Ref、Tar分别为对照组与纳米线策略组，CB为氯苯
有序框架如何影响后续结晶，是本研究的另一关键。原位GIWAXS与分阶段截面电镜表明，纳米线结构引导钙钛矿经历多阶段二次晶粒生长。随预退火推进，晶粒合并由单根纳米线内部扩展到相邻纳米线之间，结晶度与取向有序度同步提高，最终形成晶粒较大、晶界主要沿垂直方向分布的薄膜。
图2 纳米线引导钙钛矿二次晶粒生长。a为原位GIWAXS结果，b、c给出结晶度和取向有序度的演化。d、e为实验室和模组效率曲线。f是第三方认证效率
基于这一方法，孔径面积为0.0618 cm²的小面积电池获得26.94%的光电转换效率，第三方认证效率为26.66%。孔径面积为21.54 cm²的微型组件效率达到24.60%，认证效率为24.02%。结果表明，该方法在小面积电池之外也具有提升组件性能的潜力。
该工作由大连理工大学联合美国加州大学洛杉矶分校、兰州大学和中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源等单位完成。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-79173-6
