高质量钙钛矿薄膜的绿色制取

【作者】 曹小兵； 张煜垲； 崔贤； 韦进全；

【机构】 五邑大学； 清华大学材料学院；

【摘要】 近年来,钙钛矿太阳能电池的发展迅猛。小尺寸电池的最高效率已经高达25.7%,小规模的电池模块效率也已经达到20%以上。这得益于钙钛矿薄膜成分的优化、薄膜质量提升、电池结构及界面的优化等努力。目前,钙钛矿太阳能电池主要通过溶液法来制取。在制取钙钛矿薄膜过程中,需要大量使用各种有毒溶剂,如DMF、DMSO等。这些有机溶剂在使用过程中多数直接排入环境中,对操作者的身体健康和环境带来严重危害。如何消除这些有毒有机溶剂的影响对钙钛矿太阳能电池的工业化生产至关重要。本报告聚焦于使用绿色溶剂来制取高质量的钙钛矿薄膜。首先介绍溶剂在钙钛矿晶体生长和薄膜制取中的关键作用。溶剂出了溶解钙钛矿前驱体以外,还通常参与钙钛矿的形核反应,形成酸碱加成化合物。由于溶剂的存在,促进了钙钛矿前驱体在薄膜中的扩散,因而采用溶剂退火等工艺,可以有效促进钙钛矿晶粒的长大,提升薄膜的质量。接着,作者分别介绍采用水、TEP、PEG等绿色溶剂来制取高质量的CsPbBr3钙钛矿薄膜。研究结果表明,采用这些溶剂可以部分或者完全取代DMF等有毒有机物,由此实现了钙钛矿薄膜的绿色制取。最后,介绍一中通过高温退火工艺可获得超大晶粒的钙钛矿薄膜的方法。更多还原