调控大面积钙钛矿薄膜和太阳能电池组中溶液的扩散过程及中间相的演变

《Energy & Environmental Science》：Regulating solution spreading and intermediate phase evolution for large-area perovskite films and solar modules

本研究提出通过溶剂和固体添加剂调控卤化镓钡矿溶液的自扩散和结晶行为，实现大面积（100 cm2）薄膜制备，常温下无需抗溶剂或真空处理，制备的太阳能电池转换效率达23.61%，并展示非激光工艺下97.3%的高填充因子和19.88%的PCE（14.1 cm2 aperture），为高效低成本钙钛矿太阳能电池和组件提供新方法。

　　

卤化物钙钛矿薄膜通常使用多种沉积设备制备。相比之下，自扩散方法提供了一种简单且无需设备的薄膜制备替代方案。然而，此前该方法的应用仅限于小面积的圆形薄膜。在这项研究中，我们通过使用溶剂和固体添加剂来控制钙钛矿溶液的扩散和结晶行为，从而能够在常温条件下通过自扩散方法制备大面积（高达100平方厘米）的钙钛矿薄膜。利用原位光吸收光谱技术阐明了这些添加剂对结晶过程的影响，结果显示不同的添加剂组合会导致不同的反应路径。在空气中制备的钙钛矿薄膜质量较高，且无需使用抗溶剂或真空辅助处理，所制备的太阳能电池的功率转换效率（PCE）达到了23.61%。此外，我们还展示了一种无需激光的制备工艺，用于P2和P3型钙钛矿材料，实现了97.3%的高几何填充因子和19.88%的PCE（孔径面积：14.1平方厘米）——这是使用非激光工艺制备的钙钛矿太阳能电池模块中最高的PCE值。本研究为实现高性能钙钛矿太阳能电池和模块提供了一条可扩展且经济高效的途径。