大面积钙钛矿薄膜制备技术的研究进展

杨志春¹，吴狄^1,2，剡晓波^1,2，蒋昭毅¹，刘宗豪¹，陈炜^1,2

1. 华中科技大学武汉光电国家研究中心2. 华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院

摘 要：有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其较高的光电转换效率和较低的生产成本而备受关注。其优异的光电性能主要归因于该类钙钛矿材料的光吸收系数高、载流子迁移率高、载流子寿命长、带隙可调等物理特性;由于其可基于溶液加工法进行规模化生产,使其生产成本大幅降低,并快速成为新型薄膜太阳能电池新星。在过去十年的时间里,钙钛矿太阳能电池小面积器件（<1 cm²）的光电转换效率已经从2009年的3.8%迅速飙升至25.2%;而其小模块级组件（10～800 cm²）效率已提升至18.04%;模块级组件（>800 cm²）的光电转换效率也已经刷新到16.1%。小面积器件和模块级组件效率失配的关键因素之一是高质量、高均一性的大面积钙钛矿薄膜沉积方法的局限性。小面积器件钙钛矿成膜通常使用的是溶液旋涂法;但是,溶液旋涂法存在厚度不均匀、原料浪费严重等缺点,因而不适合用于制备大面积钙钛矿薄膜。当前,大面积钙钛矿薄膜的沉积方案处于多样化的研究当中,尚未形成稳定的工业化生产规模。迄今为止,主要报道的大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有:刮刀涂布法、狭缝涂布法、喷涂法、喷墨打印法、软覆盖沉积法、气相沉积法。本文归纳总结了近期大面积钙钛矿薄膜制备方法的研究进展;并对其基本原理进行分析与讨论,对比了各种大面积钙钛矿薄膜制备方法的优缺点;展望了它们在未来研究和产业化过程所面临的问题及其发展前景;旨在加深读者对大面积钙钛矿薄膜的沉积方法的理解,以期为大面积、高效率钙钛矿模组的研究与开发提供有益的参考。

关键词：大面积;钙钛矿薄膜;模组;光电转换效率;