【摘 要】
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钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转化效率从诞生之初的3.8%经历十余年的发展已经到了25.5%,这一速度表明钙钛矿是一种新型的理想钙钛矿太阳能材料。其原材料价格低廉,可低温制备可印刷的特性吸引了一大批研究者。但是目前钙钛矿仍然有不少缺点阻碍了其进一步发展,一方面是钙钛矿的稳定性,另一方面是钙钛矿的大面积制备技术。化学气相沉积法作为一种薄膜制备方法,在钙钛矿大面积化,规模化有自己的优点和长处。因此
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钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转化效率从诞生之初的3.8%经历十余年的发展已经到了25.5%,这一速度表明钙钛矿是一种新型的理想钙钛矿太阳能材料。其原材料价格低廉,可低温制备可印刷的特性吸引了一大批研究者。但是目前钙钛矿仍然有不少缺点阻碍了其进一步发展,一方面是钙钛矿的稳定性,另一方面是钙钛矿的大面积制备技术。化学气相沉积法作为一种薄膜制备方法,在钙钛矿大面积化,规模化有自己的优点和长处。因此,研究真空气相法的晶体生长和反应历程等可以进一步促进钙钛矿的大面积制备和应用,促进钙钛矿的商业化进程。本文将基于低真空化学气相沉积制备钙钛矿薄膜的方法,探究气相反应过程中各种外部条件对气-固反应的影响以及如何调节钙钛矿的带隙组分,还会对气相法得到的钙钛矿薄膜进行二次处理来减少缺陷。本文将从气-固反应原理入手,利用各种表征手段,例如紫外-可见吸收（UV-vis）,扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射（XRD）等,对钙钛矿薄膜和相应器件进行表征。探究影响气相反应的因素,得到高效稳定的大面积钙钛矿组件。本文对以下四个部分进行了研究:1.自制了反应容器,探究快速气-固反应过程中反应时间,FAI/FACl不同组成以及退火条件对反应的影响,优化反应的条件和工艺,得到均匀稳定的钙钛矿薄膜,制备高效的太阳能电池器件。最终确定合适的反应条件,得到了PCE超过17%的器件。2.利用碱金属离子与Br的相互作用控制气相反应中Br的含量,提高了钙钛矿的晶体质量,减少了钙钛矿缺陷,提高了器件效率。还利用气相反应中I-Br的交换过程制备了反式器件。最终本文在掺Rb的正式器件中得到了19.6%的PCE,在反式器件中得到了14%的效率。3.引入MACl气氛退火,增加了晶粒尺寸,改善了薄膜质量;引入PbI2钝化了界面缺陷,提高了电压。在这种后处理方法下,最后获得了效率接近20%的PSCs器件。4.利用优化的工艺和处理方法制备了5 cm×5 cm大面积PSCs组件,获得了超过16%的效率,并且在稳定性测试中,能在70℃的条件下15天保持初始80%的效率,在空气中30天仍能保持初始90%以上的效率
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