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《第三届新型太阳能电池学术研讨会论文集》2016年
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有机-无机杂化钙钛矿薄膜的结晶过程控制及材料的稳定性研究

杨松旺  雷磊  曹启鹏  解俊杰  高潜潜  刘岩  
【摘要】:在有机-无机杂化钙钛矿薄膜的制备中,其晶体生长过程极大地影响薄膜的形貌和光电性能,而钙钛矿材料自身的稳定性是影响电池稳定性的重要因素。我们通过对钙钛矿薄膜结晶工艺的研究,探索钙钛矿薄膜结晶行为与其光电性能的关系,发展出高质量钙钛矿薄膜的制备方法,并将其应用在高性能钙钛矿太阳能电池的制备中。首先,研究了钙钛矿薄膜的沉积工艺对其结晶行为和性能的影响,设计了升华辅助低压气固反应结晶法制备钙钛矿薄膜,发现其中存在着粉体升华-气相/固相反应与结晶过程[1]。该方法操作简单、条件温和、可以大批量、高重现性制备杂化钙钛矿薄膜,且获得的MAPbI_3薄膜结晶性较高,表面较为平整,晶粒间堆积致密,晶界总面积较小。并且,我们发现该方法中TiO_2致密层的制备工艺与质量对电池性能也有重要影响[2]。其次,研究了钙钛矿薄膜的退火工艺对其结晶行为和性能的影响,首次将微波退火工艺引入MAPbI_3薄膜的制备中[3],并在这个过程中发现钙钛矿薄膜中残留溶剂在微波辐射下快速蒸发,且FTO基体和TiO_2层将微波能转化为热能,并传递给钙钛矿薄膜,都促使了钙钛矿多晶的形成和生长。通过调控微波辐射的时间,可以调控MAPb I3多晶薄膜的平均粒径。微波退火工艺较热退火工艺具有耗能低、耗时短的特点,比较适合于在规模化、流水线生产中应用。再次,研究了溶剂在钙钛矿薄膜的结晶过程中的作用,发现钙钛矿前驱体薄膜中残留溶剂的快速移除可以促使MAPbI_3晶体的形成。此外,为了分析钙钛矿材料自身的稳定性问题,我们采用XRD结构精修和X射线吸收精细结构分析(XAFS)对新制备的材料与干燥空气中放置一定时间的材料进行了分析表征,发现在干燥空气中放置一段时间,MAPbI_3钙钛矿[Pb I6]扭转角增大~4.94o[4],这一发现有助于理解MAPb I3钙钛矿材料不稳定的来源。最后,将简单介绍染料敏化太阳能电池幕墙示范工程的最新进展。
【作者单位】:中国科学院上海硅酸盐研究所绿色光电转换技术研发项目部
【分类号】:TB383.2;TM914.4
【正文快照】:
有机-无机杂化钙钛矿薄膜的结晶过程控制及材料的稳定性研究@杨松旺$中国科学院上海硅酸盐研究所绿色光电转换技术研发项目部!上海市嘉定区和硕路588号201899 @雷磊$中国科学院上海硅酸盐研究所绿色光电转换技术研发项目部!上海市嘉定区和硕路588号201899 @曹启鹏$中国科

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相关机构
>四川大学化工学院
相关作者
>刘代俊 >徐程浩
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