悉尼大學(xué)AFM：全環(huán)境激光退火制備高效鈣鈦礦-有機(jī)光伏疊層太陽能電池

激光退火技術(shù)具有精確可控、靈活高效的特點(diǎn)，在光伏器件制備中具有重要應(yīng)用潛力。本文悉尼大學(xué)Jueming Bing、Md Arafat Mahmud和Anita W. Y. Ho-Baillie等人首次報道了基于PM6:Y6體系的鈣鈦礦疊層太陽能電池及有機(jī)光伏（OPV）電池的全環(huán)境激光退火制備。

研究中所有退火步驟——包括混合自組裝單分子層空穴傳輸層、1.78 eV寬帶隙鈣鈦礦層以及PM6:Y6 OPV吸收層——均采用CO?激光在環(huán)境氣氛中完成。優(yōu)化的1.78 eV鈣鈦礦器件獲得了1.34 V的高開路電壓和20.2%的效率，并顯著抑制了相分離。首次實(shí)現(xiàn)的環(huán)境激光退火PM6:Y6 OPV電池效率達(dá)16.8%，為目前報道的激光退火OPV電池中的最高值。研究發(fā)現(xiàn)，激光退火制備的PM6:Y6薄膜比傳統(tǒng)熱板退火薄膜更平整，從而改善了PM6:Y6/C??界面質(zhì)量。最終，首個全激光退火鈣鈦礦-OPV疊層器件實(shí)現(xiàn)了14.3 mA·cm?2的短路電流密度、2.10 V的開路電壓、79.6%的填充因子和24.0%的效率，與當(dāng)前最先進(jìn)的鈣鈦礦-OPV疊層性能相當(dāng)。激光退火疊層器件還表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)熱板退火器件的熱穩(wěn)定性。

該研究展示了激光退火在疊層太陽能電池量產(chǎn)中具有的高時間效率與廣闊應(yīng)用前景。

研究亮點(diǎn)：

1. 首次實(shí)現(xiàn)全激光退火鈣鈦礦-OPV疊層器件：所有功能層（空穴傳輸層、鈣鈦礦層、OPV層）均在環(huán)境氣氛中通過CO?激光退火完成，避免了傳統(tǒng)手套箱退火的限制，為規(guī)模化制備提供新路徑。

2. 激光退火抑制寬帶隙鈣鈦礦相分離：得益于激光退火高達(dá)10? °C·s?1的急速升降溫速率，1.78 eV鈣鈦礦薄膜的光誘導(dǎo)相分離顯著抑制，器件開路電壓提升至1.34 V，效率達(dá)20.2%。

3. 激光拋光優(yōu)化OPV界面質(zhì)量：激光退火使PM6:Y6薄膜表面粗糙度降低至0.9 nm（熱板退火為2.1 nm），從而改善PM6:Y6/C??界面接觸，OPV電池效率創(chuàng)激光退火體系紀(jì)錄（16.8%），疊層效率達(dá)24.0%。

Xinyi Lyu et.al Recycling of perovskite solar cells Joule 2025

DOI: 10.1016/j.joule.2025.102221

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102221

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