大面积有机-无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展

张慧1,2,许志鹏1,朱从潭1,郭学益1,杨英 1,2 (中南大学1.冶金与环境学院; 2.有色金属资源循环利用湖南省重点实验室)

摘要: 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency, PCE)高的巨大优势, 显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究, 钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)的实验室器件(＜1 cm2)、大面积器件(1~10 cm2)、迷你模组级器件(10~800 cm2)和模组级器件(＞800 cm2)的最高认证PCE已分别提升至26.10%、24.35%、22.40%和18.60%。随着PSCs 面积扩大, PCE 急剧下降, 这主要是因为制备方法的局限性，难以获得高质量的大面积钙钛矿薄膜。实验室器件常采用的旋涂法难以应用到实际生产中, 目前大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有刮涂法和狭缝涂布法, 但其存在薄膜成核结晶过程难以精确控制等问题。本文从大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法入手, 介绍了大面积钙钛矿层成膜机制及薄膜质量提升策略。最后, 对未来高PCE、高稳定性的大面积PSCs 的制备技术和应用进行了展望, 旨在对高性能的大面积PSCs 研究提供有益参考。

关键词: 钙钛矿薄膜; 钙钛矿太阳能电池; 大面积; 成膜控制; 综述