大气气相辅助沉积法制备倒置钙钛矿太阳能电池中CH3NH3PbI3薄膜的结晶调控研究

针对传统反溶剂法制备钙钛矿薄膜存在规模化生产难题，研究人员通过大气气相辅助沉积技术，系统探究了反应温度(130-170°C)和时间(0.5-2.5h)对MAPbI3薄膜形貌的影响，成功获得无针孔、高结晶度的薄膜，使倒置PSCs转换效率达14.3%，并在环境条件下保持20天80%的初始性能，为工业化生产提供了新思路。

　　

在能源危机与环境污染的双重压力下，钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其制备简单、成本低廉和优异的光电性能成为研究热点。其中，CH₃NH₃PbI₃(MAPbI₃)作为典型钙钛矿材料，其薄膜质量直接决定器件性能。然而传统反溶剂法存在工艺复杂、难以规模化等问题，而真空沉积等替代方法又面临设备昂贵挑战。为此，iRA SOL公司的Zahra Saki和Nima Taghavinia团队创新性地采用大气环境下的气相辅助沉积技术，通过精确调控反应参数，实现了高质量MAPbI₃薄膜的可控制备，相关成果发表在《Thin Solid Films》期刊。

研究团队主要采用三步技术路线：首先通过旋涂法在ITO/NiO_x基底上制备PbI₂薄膜；随后将薄膜置于MAI粉末上方，在常压空气中进行气相反应；最后通过系统改变反应温度(130-170°C)和时间(0.5-2.5h)优化结晶过程。所有实验均在环境条件下完成，避免了昂贵设备的使用。

【结果与讨论】部分显示：在150°C反应2小时的条件下，获得的MAPbI₃薄膜呈现完全结晶状态，表面无针孔且覆盖均匀。XRD分析证实其具有典型钙钛矿晶体结构，紫外可见光谱显示优异的光吸收特性。基于此薄膜构建的倒置PSCs(结构为ITO/NiO_x/MAPbI₃/PCBM/Ag)实现了14.3%的冠军效率，较同类气相沉积方法提升显著。稳定性测试表明，器件在25°C、25-40%湿度的黑暗环境中存放480小时后，仍保持80%初始性能，这归因于薄膜的致密结构有效阻隔了环境侵蚀。

【结论】部分强调，该研究首次在常压空气中实现高质量MAPbI₃薄膜的可控制备，突破了传统方法对惰性气氛的依赖。通过建立温度-时间参数与薄膜质量的关联模型，为工业化生产提供了明确工艺窗口。特别是采用廉价镍氧化物(NiO_x)作为空穴传输层，大幅降低了器件成本。这项工作不仅推动了气相沉积技术的实用化进程，更为开发环境友好、可规模化的PSCs制造工艺提供了重要参考。