我所实现甲脒基钙钛矿薄膜的高通量、大面积、可柔性制备

  近日,我所薄膜太阳电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员团队与陕西师范大学冯江山副研究员团队合作,在大面积钙钛矿太阳电池研究方面取得新进展,采用真空沉积法并结合低温退火策略制备了400cm2刚性和300cm2柔性高质量甲脒基钙钛矿薄膜。此外,该合作团队成功将此薄膜运用到蒸发甲脒基钙钛矿太阳电池上,获得了文献可查蒸发钙钛矿太阳电池的最高转换效率。

  近年来,采用溶液法制备钙钛矿太阳电池取得很大进展,小面积钙钛矿太阳电池转换效率已达25.5%。然而,溶液法制备技术很难实现大面积均匀制备、高通量连续生产,并且溶液法制备技术会造成钙钛矿电池中存在溶剂残留,进而影响钙钛矿太阳电池的稳定性。

  本工作采取真空交替沉积技术并结合低真空低温退火策略,有效调控钙钛矿薄膜的形核和晶粒生长,在400cm2刚性和300cm2柔性基底上实现大尺寸、高致密、高质量CsxFA1-xPbI3薄膜制备,结合Spiro-OMeTAD空穴传输层制备的钙钛矿太阳电池,转换效率达21.32%,是文献可查的真空法制备钙钛矿太阳电池的最高转换效率。此外,合作团队还结合真空法制备的空穴传输层,实现了全真空法制备钙钛矿太阳电池,转换效率达18.89%,未封装钙钛矿太阳电池可在空气环境下暗态保存189天,效率提升1%,展示了全真空法制备钙钛矿太阳电池具有较高的稳定性。

  该研究表明,全真空法制备技术可以实现高效率、高稳定性钙钛矿太阳电池的大面积、高通量制备,对于推动钙钛矿太阳电池的产业化具有重要意义。

  相关研究成果以题为“High-Throughput Large-Area Vacuum Deposition for High-Performance Formamidine-based Perovskite Solar Cells”发表在《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science)上。该工作的第一作者是陕西师范大学冯江山副研究员和我所DNL1606组焦玉骁助理研究员。上述工作得到中科院A类先导专项“临近空间科学实验系统”、国家自然科学基金、111工程基金、中央高校基金和知识创新工程等项目的资助。(文/图 王辉)

  文章链接:https://doi.org/10.1039/D1EE00634G

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