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熱蒸發(fā)是一種成熟的薄膜制備技術(shù)，在鈣鈦礦太陽能電池的規(guī)?；苽渲芯哂芯薮鬂摿?。然而，全熱蒸發(fā)鈣鈦礦太陽能電池的性能仍落后于溶液法制備的器件。
本文南京工業(yè)大學(xué)郭慶勛、夏英東、陳永華、黃維等人報道了一種逆向?qū)訉映练e策略，通過先沉積有機(jī)甲脒碘化物，再沉積無機(jī)前驅(qū)體，有效控制了固相前驅(qū)體的擴(kuò)散過程。后續(xù)退火處理增強(qiáng)了界面接觸，促進(jìn)了高效電荷提取，并實(shí)現(xiàn)了自上而下的鈣鈦礦結(jié)晶，提升了垂直均勻性。我們制備的全熱蒸發(fā)反型鈣鈦礦太陽能電池，在0.066 cm2活性面積上實(shí)現(xiàn)了25.19%的光電轉(zhuǎn)換效率，在1 cm2面積上達(dá)到23.38%。
未封裝的器件在最大功率點(diǎn)連續(xù)運(yùn)行1000小時后，仍能保持初始效率的95.2%。
文章亮點(diǎn)：
創(chuàng)新性逆向沉積策略首次提出先沉積有機(jī)相FAI、后沉積無機(jī)前驅(qū)體的逆向?qū)訉映练e方法，利用2PACz與FAI的強(qiáng)吸附作用，形成粗糙界面，促進(jìn)固相前驅(qū)體充分?jǐn)U散與反應(yīng)，顯著提升薄膜質(zhì)量。
揭示固相結(jié)晶動力學(xué)機(jī)制通過原位表征與分子動力學(xué)模擬，明確了鈣鈦礦從δ中間相向α相轉(zhuǎn)變、并自上而下結(jié)晶的動力學(xué)過程，為熱蒸發(fā)工藝優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)。
實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定全熱蒸發(fā)器件制備的全熱蒸發(fā)反型鈣鈦礦太陽能電池效率達(dá)25.19%，為目前該類型器件最高水平，且具備優(yōu)異的運(yùn)行穩(wěn)定性與大面積均勻性，展現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
Xu, Y., Xu, K., Pan, T. et al. Fully thermally evaporated perovskite solar cells based on reverse layer-by-layer deposition. Nat. Photon. .
