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解构辅助钙钛矿形成技术用于Cs0.15(MA0.7FA0.3)0.85PbI3太阳能电池的顺序溶液加工

DOI：10.1016/j.solmat.2019.110200 期刊：Solar Energy Materials and Solar Cells 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 过去十年间，有机-无机杂化铅卤钙钛矿已被证明是太阳能电池中最佳的光捕获材料之一。然而，要更好地控制器件制备过程，仍需深入理解其相态形成与薄膜成核机制。本研究通过顺序旋涂法可视化了Cs0.15(MA0.7FA0.3)0.85PbI3钙钛矿的形成机理，并探究了滴液时机与基底运动对成膜过程及最终薄膜性能的影响。我们首次成功观测并界定了薄膜形成的三个关键阶段：i) "初始成核"；ii) "钙钛矿解构"；iii) "钙钛矿再结晶"。这些发现尤其适用于采用二甲基亚砜(DMSO)的顺序旋涂工艺——其中间体-DMSO复合物的形成导致了特征性的"解构"阶段，并通过FTIR和XRD测试得到验证。工艺对比表明：基底运动会使解构阶段更早发生，继而引发更缓慢的再结晶过程，最终形成非钙钛矿相更少的高质量薄膜。这种效果可通过动态滴液工艺（两步骤间无停顿）实现，其原理在于动态过程提供了更高的动能。本研究深入揭示了顺序制备工艺中钙钛矿相变涉及的复杂阶段，相关认知将助力未来器件制备的工艺优化。
作者： Jueming Bing，Da Seul Lee，Jianghui Zheng，Meng Zhang，Yong Li，Jincheol Kim，Cho Fai Jonathan Lau，Yongyoon Cho，Martin A. Green，Shujuan Huang，Anita W. Y. Ho-Baillie
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过顺序旋涂法研究Cs0.15(MA0.7FA0.3)0.85PbI3钙钛矿的形成机制，以及滴液时机和基底运动变化如何影响最终薄膜的形成过程与质量特性。

研究成果

该研究成功可视化和识别了钙钛矿薄膜形成的不同阶段，包括初始形成、解构和重结晶过程，并通过FTIR和XRD分析进行了验证。研究发现，运动式滴涂和动态处理是获得高质量钙钛矿薄膜的关键因素，从而提升了器件性能。这项工作通过顺序工艺揭示了复杂助剂辅助的钙钛矿薄膜形成机制，为未来优化工艺以实现更好的器件制备提供了见解。

研究不足

该研究专门针对采用DMF/DMSO溶剂体系的连续工艺，其发现可能无法直接适用于其他制造方法或材料体系。

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