无论是一步法还是两步法,钙钛矿膜层常见的问题是膜层空位多、针孔多或者晶化不完全。针对这些问题,不少文献报道了改进方法,但有些方法重复性较差或者难以重复。下面将推荐两篇文章,分别为一步法和两步法的代表性的文章,供参考。
一步法工艺:
一步法制作钙钛矿膜层,膜层的晶化温度控制工艺是关键。例如,2015年,宁波大学报道,一种FTO/c-TiO2/CH3NH3PbI2Cl/Spiro-MeOTAD/Ag的平面电池结构,钙钛矿膜层的最佳制作工艺为95度下慢慢退火40分钟,在这个条件下,可以获得接近100%的覆盖率和15%以上的光电转换效率。
表1 钙钛矿膜层退火条件与覆盖率、光电转换效率的关系
图1 最佳的钙钛矿膜层的形貌与xrd图
两步法工艺:
对于两步法,钙钛矿膜层的沉积工艺是关键。2015年,美国布朗大学、上海交通大学以及中科院青岛生物能源和过程研究所联合报道了一种循环沉积的方法用于两步法钙钛矿膜层的制作方法,该方法认为,MAI的沉积既可以采用多次循环浸泡的方法,也可以采用多次循环旋涂的方法,其中,多次循环浸泡的方法,涉及的钙钛矿反应为固液反应,见式(1);多次循环旋涂的方法,涉及的钙钛矿反应为固固反应,见式(2)。与固液反应相比,固固反应更加容易得到致密均匀且晶化完全和高覆盖率的钙钛矿膜层。另外,电池的光电转换效率与循环次数有关,较佳的循环次数为3次,其光电转换效率达到14.6%。
图2 两步法沉积工艺
表2 沉积次数与光电转换效率的关系
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