全气相法制备高质量钙钛矿薄膜及太阳能电池

【作者】 李孜怡； 李今朝； 钱奕成； 曹焕奇； 杨利营； 印寿根；

【机构】 天津理工大学材料科学与工程学院； Young Investigator Group Hybrid Materials Formation and Scaling,Helmholtz-Zentrum Berlin；

【摘要】 在钙钛矿的制备方法中,气相法具有不依赖衬底的凸出优势。在两步气相法中,MAI难以在PbI₂中扩散。一种策略是使用络合物抑制钙钛矿形成初期在薄膜表面形成致密层^[1]。此外,在钙钛矿制备过程中施加光照,可以促进MAI扩散,提高器件稳定性^[2]。叠层太阳能电池近年来发展迅速。前期我们使用VASP方法在CIGS电池表面制备了覆盖完全的钙钛矿薄膜^[3],然而这些薄膜在不同位置厚度不均一,无法做到与CIGS表面共形。本文尝试使用全气相法制备钙钛矿薄膜,为克服蒸镀PbI2过于致密的缺点,我们使用蒸汽熏蒸的方法,将其先转化为络合物状态,再与MAI蒸汽反应。原位检测表明,该络合物在60°C能够稳定存在2 h,拓展了与MAI发生气固反应的窗口时间。在光辅助条件下与MAI反应得到高质量薄膜。GIWAXS表征结果表明,经DMI处理的PbI2制备的钙钛矿无明显取向性,有利于载流子传输。最后制备的钙钛矿器件取得了19%的光电转换效率,在白光照射28天之后,效率保持为原来的93%。该方法能在表面起伏的衬底上制备高质量钙钛矿薄膜,为下一步制备高效的叠层太阳能电池提供思路。更多还原