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葛子义Chem. Soc. Rev.:大面积钙钛矿制备工艺中晶体的生长和成膜

坡肉先生
2020-03-06

在过去的十年中,有机-无机钙钛矿钙钛矿太阳能电池(PSC)引起了极大的关注。尽管实验室规模的PSC器件取得了令人瞩目的增长,迄今为止已达到25.2%的认证效率,但从小面积的设备向大面积的太阳能模组过渡时,效率差距仍然很大。大面积高质量钙钛矿薄膜均匀涂层的巨大挑战将不可避免地带来效率损失。为了解决这个问题,宁波材料所的葛子义团队提供了对钙钛矿成核和晶体生长动力学的深入了解,包括LaMer和Ostwald成熟模型。同时,快速成核和缓慢结晶是形成高质量钙钛矿薄膜的重要因素。

 

本文要点:

1)基于这些认识,将介绍各种薄膜工程方法,包括反溶剂,气体辅助和溶剂退火处理,路易斯酸碱加合物的掺入等,其能够调节成核和结晶步骤。

 

2)就钙钛矿模组而言,总结了当前开发的可扩展沉积技术,包括喷涂,狭缝模头涂布,刮刀刮涂,喷墨印刷和蒸气辅助沉积。在大面积上更均匀的薄膜涂层以及更好的薄膜形态控制相比,这些方法较旋涂法更具吸引力,可用于钙钛矿薄膜的大面积制造。

 

3)将提供这些技术的工作原理,这些原理指导前体溶液的物理性质和基底的表面特性/温度都是影响薄膜形态的主要因素。随后将从这些方面总结钙钛矿结晶和膜形成工艺的优化。此外,还强调了钙钛矿稳定性的重要性,因为这是实现PSC实际应用的最后难题。总结了最近为改善PSC器件对环境因素的稳定性所做的努力。

 

总的来说,该综述包括钙钛矿膜形成的机械分析,薄膜工程,可扩展的沉积技术和器件稳定性,全面概述了PSC领域的当前挑战和机遇,旨在促进成本的未来发展。大规模生产高效,超稳定的PSC,以用于实际应用。

 

Chang Liu et al. Understanding of perovskite crystal growth and film formation in scalable deposition processes,Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/C9CS00711C.

https://doi.org/10.1039/C9CS00711C