刘华秋 朱大明 刘 星 季庚午 杨迎国 文 闻 高兴宇



衬底温度对蒸汽辅助沉积法制备钙钛矿薄膜微观结构的影响

刘华秋1,2朱大明1,2刘 星1,2季庚午1,2杨迎国1,3文 闻1,3高兴宇1,3

1（中国科学院上海应用物理研究所 张江园区 上海201204）2（中国科学院大学 北京 100049）3（中国科学院微观界面物理与探测重点实验室 上海 201800）

通过调控薄膜生长衬底温度，提出了一种改良的蒸汽辅助沉积法制备有机-无机混合钙钛矿薄膜，可以更为可控优化薄膜生长条件。用同步辐射掠入射X射线衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction, GIXRD)结合扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、紫外可见吸收谱(UV-Visible Absorption Spectrum)等表征方法证明衬底温度对制备的钙钛矿薄膜质量具有重要的作用：较低的衬底温度(约70°C)有助于钙钛矿晶粒的形成，其结晶性、晶面择优生长取向均较好，同时具有较高的光吸收性能；当衬底温度升高时(100°C、125°C)，所制备的钙钛矿薄膜结晶性变弱，晶体择优生长取向明显变差，光吸收性能随之下降。研究结果有助于进一步优化蒸汽辅助沉积法制备钙钛矿薄膜工艺。

同步辐射掠入射X射线衍射，钙钛矿薄膜，改良的蒸汽辅助沉积法，衬底温度

近年来，有机-无机混合钙钛矿太阳能电池由于具有高效率和价格低廉等优点，发展迅速[1]，基于卤化铅钙钛矿(CH3NH3PbX3，X=Cl、I、Br)的全固态薄膜太阳能电池效率从3.8%[2]迅速地增长到20%以上[3]，具有广泛的应用前景。卤化铅钙钛矿是一种直接带隙材料，并在整个可见光波段中展现出了强吸光能力，其光学吸收系数高于104cm−1[4]。该类材料是双极性的，可以同时传输电子和空穴，且电子和空穴具有非常大的传输距离，可达到100nm以上，甚至超过1mm，这使得器件中的钙钛矿薄膜可以充分吸收太阳光能量[5‒7]。……