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在這項(xiàng)研究中，我們重點(diǎn)研究了鈣鈦礦材料和太陽能電池在自然環(huán)境條件下使用四種不同的反溶劑甲苯、乙酸乙酯、乙醚和氯苯制備和退火的穩(wěn)定性。抗溶劑選擇方法考慮了影響結(jié)晶過程和薄膜質(zhì)量的幾個方面，包括乙醚、甲苯、乙酸乙酯和氯苯。選擇甲苯和氯苯，因?yàn)樗鼈兛梢员ＷC均勻的晶體形成。然而，選擇非芳香族溶劑乙醚和乙酸乙酯，因?yàn)樗鼈冇型纳颇け砻?光滑度)并實(shí)現(xiàn)快速溶劑提取。這種廣泛的選擇是為了探索獲得優(yōu)異薄膜形狀和整體性能的豐富途徑，包括各種結(jié)晶工藝及其對*終鈣鈦礦薄膜的影響。鈣鈦礦薄膜(約300納米厚)是用一個簡單的旋轉(zhuǎn)鍍膜機(jī)制成的，并儲存在空氣環(huán)境(實(shí)驗(yàn)室環(huán)境)中。證明了薄膜質(zhì)量和特性的變化，并研究了抗溶劑材料對鈣鈦礦薄膜結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。所得結(jié)果反映了抗溶劑材料在提高鈣鈦礦薄膜質(zhì)量和穩(wěn)定性方面的潛力，為開發(fā)高效可靠的鈣鈦礦基光電器件鋪平了道路。

在PSC制備之后，制備了100 nm的鋅錫氧化物(ZTO)薄膜，然后在ZTO薄膜上自旋涂覆鈣鈦礦薄膜。通過對蠟燭煙灰法的部分修改，采用了抽孔層。在本研究中，使用蠟燭煙灰煅燒碳電極，因?yàn)樗且环N廉價(jià)、穩(wěn)定、環(huán)保且儲量豐富的有潛力的抽孔電極材料。在FTO涂層的玻璃基板上放置金屬掩膜，沉積蠟燭煙灰膜，然后在去除掩膜后用FTO/ZTO/鈣鈦礦堆棧夾緊。包括細(xì)胞結(jié)構(gòu)的制造過程示意圖如圖1所示。

圖1所示。(a)電池制造技術(shù)示意圖，(b)太陽能電池的結(jié)構(gòu)，(c)太陽能電池的能帶圖，(d)制造樣品的圖像。

圖2。不同時間下鈣鈦礦膜的XRD譜圖(*符號表示鈣鈦礦膜平面(110)的位置)

在一系列反溶劑下，鈣鈦礦薄膜降解過程中與PbI2轉(zhuǎn)化相關(guān)的光學(xué)帶隙如圖3b所示。沉積膜對乙醚、乙酸乙酯、甲苯和氯苯的帶隙分別為1.57 eV、1.57 eV、1.55 eV和1.58 eV。然而，在7天的曝光期后，可以觀察到帶隙的增加。甲苯和乙醚制備的薄膜帶隙增幅*大，這與PbI2轉(zhuǎn)化率的估計(jì)一致。總的來說，結(jié)果揭示了在鈣鈦礦薄膜中觀察到的反溶劑選擇和降解程度之間的明確關(guān)系。

一般來說，使用乙醚制備的薄膜表現(xiàn)出*高程度的降解，在環(huán)境大氣中暴露7天后，大約75%的初始薄膜轉(zhuǎn)化為PbI2。相反，與同期其他樣品相比，使用乙酸乙酯制備的薄膜表現(xiàn)出*低程度的降解。這些降解率的差異反映在光譜帶隙的偏差上，以及如圖3c所示的薄膜照片。

圖3。(a)不同抗溶劑對鈣鈦礦薄膜PbI2轉(zhuǎn)化的降解，(b)光學(xué)帶隙的變化對PbI2轉(zhuǎn)化的影響，(c)顯示了鈣鈦礦薄膜新鮮和暴露15 d的照片。

從XRD和UV-Vis光譜分析可以看出，使用乙酸乙酯制備的薄膜對室內(nèi)環(huán)境濕度和光線具有更好的穩(wěn)定性，我們試圖了解該薄膜的PL特性。圖4顯示了用乙酸乙酯制備的鈣鈦礦薄膜在制備狀態(tài)和暴露于環(huán)境大氣7天后的光致發(fā)光光譜。

結(jié)果表明，暴露于環(huán)境大氣后，吸收峰位置發(fā)生了明顯的變化，光致發(fā)光強(qiáng)度降低。具體來說，制備的樣品在約793 nm處表現(xiàn)出一個尖銳的吸收峰，而暴露于環(huán)境大氣中7天的樣品由于體復(fù)合而在約771 nm處表現(xiàn)出一個更寬的吸收峰。此外，暴露樣品的光致發(fā)光強(qiáng)度顯著降低，表明電荷載流子的損失和整體性能的下降。光致發(fā)光(PL)強(qiáng)度的降低可主要?dú)w因于輻射復(fù)合的下降或通過形成缺陷中心而導(dǎo)致的非輻射復(fù)合的增加，缺陷中心通常發(fā)生在分解過程中的鈣鈦礦中

圖6。通過SWOT分析，總結(jié)了在鈣鈦礦薄膜開發(fā)中使用抗溶劑材料的認(rèn)識

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