Även om det finns olika tillverkningssätt, tvåstegsdeponering är en av de viktigaste experimentella teknikerna som nu används för att effektivisera, stabila PSC, särskilt i industriell skala. Processen innebär att man först avsätter blyjodid (PbI2) och sedan tillsätter halogenidsalter av envärda katjoner såsom metylammoniumjodid (MAI) och formamidiniumjodid (FAI) för att omvandla den till perovskit.

Även om denna tvåstegsavsättning är bättre än andra alternativ, det är svårt att upprätthålla reproducerbar hög prestanda och långsiktig stabilitet vid skalning, mest på grund av bristande kontroll över tillverkningsprocessen. Att få en förståelse för mekanismen bakom halogenidperovskitkristallisering på atomnivå är därför viktigt.

I uppsatsen "En kombinerad molekylär dynamik och experimentell studie av tvåstegsprocesser som möjliggör lågtemperaturbildning av fasren α-FAPbI3, "författarna valde att studera, för detta ändamål, tvåstegsframställning av metylammoniumblyjodid (MAPbI3) och formamidiniumblyjodid (FAPbI3).

Medan det förra är ett väl studerat system, den senare valdes på grund av attraktiva egenskaper inklusive ett bandgap på ~1,45 eV, mobilitet med hög laddningsbärare, och överlägsen termisk stabilitet som uppträder i dess a-FAPbI3-polymorf. Problemet med denna perovskit är dock att α-fasen är metastabil och den termodynamiska fasövergången kräver höga temperaturer på runt 150 grader Celsius. Den kombinerade experimentella och teoretiska studien, publicerades i numret 23 april av Vetenskapens framsteg, avslöjade de mikroskopiska detaljerna i kristallisationsprocessen, leder vägen till upptäckten av en lågtemperaturväg till tillverkningen av materialet.

Medan tidigare experimentell forskning om MAPbI3 avslöjade att tvåstegsprocessen sker via interkalering av MA+-katjonerna i PbI2-lager följt av en transformation till perovskitstrukturen via mellanliggande faser, experimenten kunde inte lösa karaktären hos dessa mellanfaser eller klargöra den underliggande atomistiska mekanismen. Genom att använda en undersökning av molekylär dynamik (MD) baserad på en förbättrad provtagningsteknik som kallas metadynamics (WTMetaD), teamet fann att den transformationen sker genom en sekvens av mellanprodukter. De teoretiska resultaten var i linje med experiment, uppmuntra forskarna att undersöka om en liknande process också låg bakom transformationen av α-FAPbI3. Med utgångspunkt från simuleringar, de upptäckte att en tvåstegsprocess verkligen är möjlig vid lägre temperaturer i detta material. En serie in situ röntgen- och tunnfilmsexperiment bekräftade sedan detta resultat och möjliggjorde lågtemperaturbildning av fasrena a-FAPbI3-tunna filmer.