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一种钙钛矿太阳能电池薄膜的制备方法
发布时间: 2024-07-11
基本信息
合作方式：
技术许可
成果类型：
发明专利
行业领域：
制造业
成果介绍
钙钛矿太阳能电池在能源利用方面优势明显，然而钙钛矿半导体内的化学键具有 更多的离子键属性，在电场条件下的离子迁移会导致钙钛矿的本征不稳定，即材料分解和 相分离现象;在长期偏压和高温的实际工况下，钙钛矿器件难以同时实现高效和稳定的运 行，这一缺陷严重限制了钙钛矿太阳能电池的商业化应用。因此，抑制离子的迁移保证钙钛 矿膜的稳定性成为钙钛矿太阳能电池的研究重点。
钙钛矿薄膜相比于体相晶界拥有更多的缺陷和开放结构，所以晶界主导了离子的 迁移。目前采取了多种方法抑制离子迁移，如晶核调控、晶界及界面调控、应变工程以及与 退火相关的改性过程等。然而上述方法各有缺陷，比如应变工程非外延薄界面层与钙钛矿 层之间的机械相互作用，是否抵消了残余应变尚存争议;退火也会产生残余应变的额外扰 动，难以有效阐明钙钛矿太阳能电池中的应变相关效应。
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池薄膜的制备 方法，该制备方法是一种基于激光烧结的热冲击辅助大面积涂布工艺，激光的超高能量密度与超快速扫描能够实现高结晶性、无缺陷钙钛矿薄膜的制备。
成果亮点
本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池薄膜 的制备方法，包括:配置ABX3钙钛矿前驱体液;采 用涂布棒将包含ABX3钙钛矿前驱体液的混合液 涂布在导电玻璃基板上，得到钙钛矿薄膜;采用 激光束以对涂布在导电玻璃基板上的钙钛矿薄 膜进行加热烧结;采用惰性气流束对激光烧结后 的钙钛矿薄膜进行冷却。本发明通过同步激光烧 结‐淬火过程中温度变化梯度的急剧放大，使得 部分负价非金属离子在液膜瞬间固化时保留于 表面晶格中，使钙钛矿形成了稳定的表面压缩晶 格结构;热冲击处理后的钙钛矿薄膜具有较高的 相稳定性、较小的表面晶格间距和较高的键能， 显著提高了离子激活温度，为构筑高稳定性的钙 钛矿太阳能电池打下了基础。
团队介绍
"北京工业大学先进半导体光电技术研究所
是依托北工大激光工程研究院（现：材料与制造学部）建设，以王智勇教授为牵头，由美、德、日、英等归国科学家组成，致力于化合物半导体科学、技术及应用工程的高水平实验室。
经过三十余年的积累与沉淀，研究所已掌握包括半导体材料外延生长、芯片制程、芯片封装、光束准直及整形、整机集成等半导体器件制造核心技术，在多个前沿领域取得重大技术突破，并实现丰硕的产业化成果。
截至目前，研究所被评为：
国家级：国家产学研激光技术中心
教育部：跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室
北京市：北京市激光应用技术工程研究中心
北京市：激光先进制造北京高等学校工程研究中心
成果资料
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