溶液空间限制法制备CsPbBr₃全无机钙钛矿薄膜及其太阳电池应用研究

【作者】 滕彭彭； 韩晓鹏； 于涛； 杨颖； 邹志刚；

【机构】 南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室； 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室；

【摘要】 当前,制备CsPbBr₃全无机钙钛矿薄膜通常使用两步法,原因在于富含溴组分溶液的溶解度限制,没有发现一种溶剂可以同时溶解CsBr和PbBr₂。该方法是将PbBr₂薄膜置于CsBr的甲醇溶液中,进行浸泡反应生成CsPbBr₃前驱体薄膜,随后退火生成CsPbBr₃钙钛矿薄膜。然而,该方法难以获得均一的钙钛矿薄膜,并且生成的前驱体薄膜易在溶液中发生分解。这对于高质量薄膜的制备是一个很大的挑战。这里我们优化了传统两步法,引入一种溶液空间限制的薄膜沉积方法。我们将PbBr₂薄膜的衬底面向下浸泡在溶液中,使其在限制的溶液空间内进行反应,发现可以有效抑制CsPbBr₃前驱体薄膜的分解,并制备出高质量的钙钛矿薄膜。相比传统制备方法,该方法有很高的重复性,制备出的薄膜表面光滑、均一,平均晶粒尺寸860 nm。同时,我们使用碳电极取代了昂贵的有机空穴传输材料及贵金属电极,制备出的钙钛矿太阳电池,展现出了5.86%的光电转换效率和1.34V的开路电压。我们的方法为制备平滑、均一的高质量CsPbX₃薄膜及富含溴的薄膜,提供了一种巧妙、低成本的途径。更多还原