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非预加热工艺处理的准二维钙钛矿用于高效稳定太阳能电池

DOI：10.1002/smll.201906997 期刊：Small 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 尽管热铸（HC）技术在开发准二维钙钛矿薄膜的优选晶体取向方面应用广泛，但基底热均匀性难以精确控制的问题不利于器件制备的可重复性。本研究提出一种简便高效的非预加热（NP）薄膜铸膜法，通过将丁铵（BA+）间隔阳离子部分替换为甲铵（MA+）阳离子，制备出(BA)2?x(MA)x+3Pb4I13（x=0、0.2、0.4和0.6）高度取向的准二维钙钛矿薄膜。当x值优化至0.4时，所得准二维钙钛矿薄膜具有高度取向的晶体结构，同时呈现致密形貌和均匀的晶粒尺寸分布。因此，基于(BA)1.6(MA)3.4Pb4I13的太阳能电池分别采用NP工艺和HC工艺实现了15.44%和16.29%的冠军效率。与预期一致，HC工艺处理的器件相比NP铸膜法表现出较差的性能可重复性。此外，在65%±5%相对湿度环境下储存时，未封装的x=0.4器件较x=0器件展现出更优的耐湿稳定性。
作者： Xing Li，Guangbao Wu，Jiyu Zhou，Jianqi Zhang，Xuning Zhang，Boxin Wang，Haoran Xia，Huiqiong Zhou，Yuan Zhang
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研究概述 实验方案

研究目的

通过部分用甲铵（MA+）阳离子替代丁铵（BA+）间隔阳离子制备(BA)2?x(MA)3+xPb4I13（x = 0, 0.2, 0.4和0.6）高度取向的准二维钙钛矿薄膜，并研究组分工程对相应准二维钙钛矿薄膜结晶度、晶体取向、形貌及光学性能的影响。

研究成果

通过成分工程成功验证了一步法NP铸膜技术，可在30-40%相对湿度（RH）的常压空气中制备出高度取向的准二维(BA)2?x(MA)3+xPb4I13（x=0、0.2、0.4和0.6）钙钛矿薄膜。与HC方法相比，NP工艺制备的器件表现出更优的性能重现性。得益于改性薄膜质量和结构特性的协同效应，x=0.4器件（未封装）的稳定性也得到提升。

研究不足

HC方法要求在施加前驱体溶液之前将衬底加热至>100°C，这给精确控制衬底温度或热均匀性带来困难，不利于器件制备的可重复性。

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