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行業(yè)新聞
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鈣鈦礦一步法旋涂工藝

鈣鈦礦一步法旋涂工藝是一種用于制備鈣鈦礦薄膜的簡化方法,其核心在于通過旋涂過程將鈣鈦礦前驅(qū)體溶液均勻地沉積在基底上,并經(jīng)過后續(xù)處理形成具有光電轉(zhuǎn)換性能的鈣鈦礦薄膜。以下是該工藝的詳細步驟及特點歸納:

一、工藝步驟

  1. 制備基底

    • 通常使用透明導電電極,如氧化銦錫(ITO)玻璃或氟摻雜氧化錫(FTO)玻璃作為基底。

    • 將ITO或FTO溶液涂布到玻璃基底上,并通過加熱使其結(jié)晶。

  2. 制備鈣鈦礦溶液

    • 將鈣鈦礦前驅(qū)體(如CH3NH3PbI3、PbI2等)溶解在有機溶劑中,如二甲基亞砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等,制備成較為穩(wěn)定的鈣鈦礦溶液。

  3. 旋涂過程

    • 將鈣鈦礦溶液滴在準備好的基底上。

    • 啟動旋涂機,使基底快速旋轉(zhuǎn)。旋涂過程中,溶液會在離心力的作用下均勻地分布在基底上,并去除其中的有機溶劑,留下純凈的鈣鈦礦。

    • 可選步驟:在旋涂過程中滴加非極性的反溶劑,如苯甲醚,以促進鈣鈦礦的快速結(jié)晶。

  4. 退火處理

    • 將旋涂好的鈣鈦礦薄膜進行高溫熱處理(如100-150°C),以使其晶化并獲得極高的光電性能。

鈣鈦礦.jpg

二、工藝特點

  1. 工藝簡單

    • 不需要復雜的真空蒸鍍設備,制備過程相對簡單。

  2. 成本低廉

    • 對制備條件要求較低,對材料和設備的要求也較小,可以實現(xiàn)低成本制造。

  3. 制備速度快

    • 旋涂過程可以在幾秒鐘內(nèi)完成,適合大規(guī)模、高效制備。

  4. 重復性高

    • 相較于其他制備方法,一步旋涂法具有較高的重復性和穩(wěn)定性。

  5. 挑戰(zhàn)與限制

    • 鈣鈦礦薄膜的制備過程可能會產(chǎn)生缺陷,影響電池性能。

    • 鈣鈦礦電池存在穩(wěn)定性差的問題,在長時間使用過程中性能會逐漸降低。

    • 旋涂法不適合形成更大面積的均勻鈣鈦礦薄膜,對于大面積組件的制備存在挑戰(zhàn)。

三、改進與未來方向

  1. 提高材料穩(wěn)定性

    • 進一步研究鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性機制,開發(fā)更穩(wěn)定的鈣鈦礦材料。

  2. 優(yōu)化旋涂工藝

    • 通過調(diào)整旋涂參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、旋涂時間、反溶劑滴加方式等)來優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量。

  3. 開發(fā)大面積制備技術

    • 探索適合大面積鈣鈦礦薄膜制備的新方法,如刮刀涂布、槽模涂布等。

  4. 提高光電轉(zhuǎn)換效率

    • 通過優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的結(jié)構和界面,以及改進電池的其他組件(如電子傳輸層、空穴傳輸層等),來提高鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率。