有机太阳能电池与钙钛矿太阳能电池

钙钛矿在19世纪初首次被报道。到2009年，它被“重新发现”为发电的候选材料，因为它可以用于太阳能电池。在短短的十年间，钙钛矿已经席卷了光伏(PV)的研究领域，并不断刷新效率纪录。

最近，德累斯顿工业大学应用物理研究所(IAP)和德累斯顿电子开发中心(cfaed)的研究团队开发出了一种用任何反溶剂重复制备高效钙钛矿太阳能电池的通用方法。\

该团队在《自然通讯》杂志上发表了这篇研究论文，题目是“用任何反溶剂制备高效钙钛矿太阳能电池的通用方法”。

在钙钛矿光伏技术的研究中，钙钛矿薄膜通常由抗溶剂控制。然而，该团队发现了一种通过控制任何反溶剂的应用率来制备高效钙钛矿型太阳能电池的通用方法。

据了解，反溶剂可分为三类：有利于短应用时间的反溶剂、不受影响的反溶剂、以及在较长应用时间下性能最佳的反溶剂。

据了解，抗溶剂可分为三类:对短应用时间有益的抗溶剂、不受影响的抗溶剂、长应用时间性能最好的抗溶剂。

为了确定对调节反溶剂应用步骤的持续时间的影响，研究人员通过研究14种不同的反溶剂制备了近800个三离子钙钛矿PV器件。通过分析钙钛矿层的详细结构、组成和微观结构表征，论证了在太阳能电池中用任何反溶剂实现高性能三阳离子的一般方法，并确定了不同类型的反溶剂对钙钛矿膜形成的影响。

研究团队表示，钙钛矿层的质量由两个关键因素决定。通过将有机前体在反溶剂中的溶解度与主体溶剂的可混溶钙钛矿前体溶液相结合，可以在反溶剂应用步骤中产生速率依赖行为。

研究人员发现，通过改变反溶剂的应用持续时间，一些反溶剂的设备性能可以从非功能功率转换效率(PCE)提高到21%以上。

该研究团队认为，“在钙钛矿膜形成的过程中会对光伏器件的再现性产生影响。当从溶液中沉积钙钛矿层时，将反溶剂滴到钙钛矿溶液上以触发其结晶。”

研究小组认为“钙钛矿膜的形成会对光伏器件的再现性产生影响。当钙钛矿层从溶液中沉积出来时，将反溶剂滴到钙钛矿溶液中以触发其结晶。”

“我们发现钙钛矿暴露在反溶剂中的持续时间对最终设备的性能有着巨大的影响，这个变量直到现在才引起人们的注意。”该研究团队的研究助理、论文第一作者亚历山大·泰勒(Alexander D.Taylor)博士表示，“这与以下原因有关:这与一些反溶剂可以至少部分溶解钙钛矿层的前体，从而改变其最终组成有关。此外，反溶剂与钙钛矿溶液溶剂的混溶性会影响其触发结晶的效果。”

当研究团队制造其PV器件时，发现这种抗溶剂步骤的差异可能导致观察到的性能的不可再现性。研究人员测试了各种潜在的抗溶剂，结果表明，通过控制这些现象，可以从所有测试的候选物中获得最前沿的性能。

“通过确定影响钙钛矿活性层质量的关键抗溶剂特性，我们还可以预测新抗溶剂的最佳工艺，从而消除了该领域常见的反复试验优化的需要。”德累斯顿电子开发中心的Fabian Paulus博士补充道。

“我们研究的另一个重要方面是证明这样一个事实，即抗溶剂的最佳应用可以显著拓宽钙钛矿光伏器件的加工范围。”领导这项研究工作的Vaynzof教授表示，“我们的研究结果为钙钛矿研究界提供了宝贵的见解，这可能会进一步促进商业化的发展。”