使用氨来修复用于太阳能电池板结构的钙钛矿薄膜

自2009年以来，科学家们一直怀疑钙钛矿薄膜是有机和无机材料的组合，有望用于太阳能电池板的建造。钙钛矿是具有特定晶体结构的非常薄的薄膜，与硅晶片相比，它非常轻且灵活、高效且具有成本效益。

然而，目前的限制，包括如何大规模制备高度均匀的钙钛矿薄膜，阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业化。

近日，科学院青岛生物能源与生物工艺技术研究所(QIBEBT)的研究人员描述了一种处理甲脒基钙钛矿薄膜的新方法，该方法通过氨处理去除形成的孔结构，从而缓解了一些限制。在处理过程中。

该研究于7月29日发表在《自然通讯》上。

“钙钛矿太阳能电池的最高功率转换效率可与广泛商业化的硅基太阳能电池相媲美。然而，如何实现大面积制备高度均匀的钙钛矿薄膜仍然是一个挑战，”QIBEBT的庞树平教授说，该研究的通讯作者。

已经广泛研究了用于处理钙钛矿薄膜的方法和溶剂，但这些仍然需要额外的加工步骤或材料才能使钙钛矿薄膜发挥作用。例如，极具前景的甲胺气体修复方法仅适用于甲铵基钙钛矿，但不适用于更有效的甲脒基钙钛矿。

为了找到解决基于甲脒的钙钛矿薄膜的气体愈合问题，研究人员首先研究了造成这些挑战的潜在反应。“我们已经证明，含甲脒的钙钛矿的降解是由甲脒阳离子和脂肪胺之间的反应产生氨引起的，”该研究的第二作者王晓说。

为了避免副反应的发生，研究人员使用氨气代替甲胺气体来处理甲脒基钙钛矿薄膜。基于这项技术，降低温度，使钙钛矿薄膜能够吸收足够的氨气，使薄膜转变为可流动的中间状态。在这种可流动的状态下，原始钙钛矿薄膜中的缺陷和孔结构可以得到修复。

通过使用这种技术，研究人员能够制备出一种钙钛矿薄膜，这种薄膜具有更高的功率转换效率，并且可以很容易地大规模复制。“基于氨后愈合的钙钛矿太阳能电池实现了23.21%的功率转换效率，具有出色的重现性，”该研究的第一作者李志鹏说。

对于氨气自愈操作，需要严格控制低温和极快的吸附和解吸速率。使用氨气后修复技术的另一个成功之处在于它可以很容易地插入到现有的、成熟的商业技术中。

展望未来，研究人员正在考虑如何正确设计使用这种方法生产钙钛矿薄膜所需的设备，这是将钙钛矿太阳能电池推向商业市场的关键组成部分。

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