【PF200原位刮涂】優化薄膜形貌，PSC效率達24.31%，600小時穩定性89%！

更新日期：2025-12-23 點擊次數：430

中科院化學所 X 雷博科儀

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相較于旋涂法，刮涂法制備的鈣鈦礦薄膜通常形貌較差，影響太陽能模塊（PSM）的效率和穩定性。為此，中科院化學所團隊在鈣鈦礦前驅體中引入聚合物添加劑，定制橢圓膠體結構（在實驗中使用了雷博科儀的PF200原位刮涂設備），成果發表于《Advanced Materials》。

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PF200(原位刮涂)設備：

一種可以用于同步輻射原位觀測平臺的微型涂膜器，推桿可吸附硅片或其他形式刀頭進行涂膜，涂膜高度可調。

研究內容

a) 鈣鈦礦薄膜刀片涂覆工藝的示意圖。

b) 濕膜中橢圓球形膠體和 c) 球形膠體的堆疊示意圖及相應的鈣鈦礦薄膜。

d) 橢圓球形膠體和 e) 球形膠體鈣鈦礦前驅液的 SAXS 光譜。

f) 橢圓球形膠體前驅液和 g) 球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜形成過程的原位 GIWAXS 光譜。

h) 橢圓球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜和 i) 球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜的 (110) 面相關方位角演變，由原位 GIWAXS 光譜積分得到。

j) 橢圓球形膠體前驅液和 k) 球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜經過熱退火后的 2D-GIWAXS 圖案。

a) 刀片涂覆過程中平均晶粒尺寸的演變。

b) 鈣鈦礦成核和生長模型的 LaMer 示意圖。

c) 鈣鈦礦前驅液中的 DLS 直徑。

d) 基于不同聚合物濃度的刀片涂覆鈣鈦礦薄膜的 PSCs 的 PCE。

e) 不同聚合物濃度鈣鈦礦薄膜的 (100) 散射特征的方位角積分。

f) 球形膠體前驅液和 g) 橢圓球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜的橫截面 SEM 圖像。

h) 球形膠體、i) 橢圓球形膠體和 j) 過大橢圓球形膠體的膠體沉積模擬。

a) 由橢圓球形膠體和球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜的紫外-可見光和 PL 光譜。

b) 由橢圓球形膠體和球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜的 TRPL 光譜。

c) 用于 SCLC 分析的由橢圓球形膠體和球形膠體前驅液涂覆的鈣鈦礦薄膜的空穴-only 和 d) 電子-only 二極管的暗 J-V 特性。

a) 刀片涂覆的 PSC 的橫截面 SEM 圖像。

b) PSC 的 J-V 特性。

c) EQE 光譜。

d) PSC 在 MPP 處的穩態光電流和效率。

e) PSM 的光學照片。

f) PSM 的 J-V 特性。

g) PSM 的存儲穩定性。

h) PSM 的 MPP 跟蹤穩定性。

研究成果

薄膜形貌優化后，器件性能顯著提升：0.09 cm2 PSC效率24.31%，13.94 cm2 PSM認證效率21.37%，且600小時工作后保持89%初始效率。