控制钙钛矿薄膜的结晶和生长方向以达到均匀的整体结构gydF4y2Ba

有机金属卤化物钙钛矿(MHPs)，通式为ABXgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba(其中A为单价阳离子，B为Pb或Sn, X为卤素离子)，已成为最有前途的半导体材料之一，用于制备应用于光电子学，特别是光伏太阳能电池的活性层gydF4y2Ba^{1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba}．他们结合了钙钛矿前驱体溶液(PPSs)的简便制备，在温和温度下制造，光学和电子性质的高度可调，放大潜力和低生产成本gydF4y2Ba^{7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba}．通过科学界的巨大努力，MHP研究取得了快速进展，特别是通过对钙钛矿前驱体溶液(PPS)的最终成分进行研究，可以快速改善最终薄膜的性能gydF4y2Ba^{13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba}，界面工程gydF4y2Ba^{8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba}，以及获得最终产品所采用的加工技术gydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba

对于光伏(PV)应用，最终层的质量是高性能和设备鲁棒性和稳定性的关键参数。最终的目标膜的性质是基材的良好覆盖，没有针孔也没有空隙。组成薄膜的晶粒必须大，结晶良好，具有整体结构。缺陷必须钝化。在单片结构中，每个颗粒都被相邻的层接触，这使得光产生电荷的转移快速有效。生长和最终性能不仅受到沉积技术和退火参数的控制，而且还受到PPS中引入的成分的控制，这些成分被分为那些将进入层的最终组成和那些将有助于合成但将被淘汰的成分，特别是在热退火步骤中。它们溶解在高沸点极性溶剂中，通常是N,N ' -二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)， γ-丁内酯(GBL)， N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等gydF4y2Ba^19gydF4y2Ba．它们通常混合在一起或与低沸点溶剂，以便更好地控制前驱体在成膜过程中的增溶和消除。目前，利用自旋涂层沉积的MHP薄膜制备了创纪录的太阳能电池gydF4y2Ba^20.gydF4y2Ba．为了精确控制随后退火的层的状态，最流行的方法是在纺丝时滴入抗溶剂，如氯苯、乙醚或甲苯gydF4y2Ba^{21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba}．这一步必须在一个明确的时间执行，这取决于PPS的组成和温度。这种技术通常被称为一步技术gydF4y2Ba^{24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba}相比之下，那些前驱膜，如PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}薄膜与一价阳离子溶液或蒸汽反应形成钙钛矿gydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba}．尽管在如何为PV生产高性能MHP薄膜方面积累了大量的实验知识和工作，但薄膜形成的机制，特别是旋转涂层和热退火的机制尚未完全揭示。如何从湿膜开始，消除溶剂，控制晶体生长以获得热退火的整体结构，仍有待了解。为此，人们必须知道钙钛矿颗粒是如何从旋转涂层和抗溶剂滴落的湿层中形成的。必须采用技术来跟踪溶剂分子和各种离子的命运，以及它们在层厚演变中的分布。gydF4y2Ba

如果有几种分析技术可用于检测有机-无机钙钛矿薄膜的组成，其中只有少数能够对薄膜和整个设备进行精确的深度分析。本文重点介绍了辉光放电-光学发射光谱(GD-OES)技术gydF4y2Ba^28gydF4y2Ba，结合x射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)。目前，GD-OES已广泛应用于多层系统的元素深度分析，层厚从几纳米到数百微米不等gydF4y2Ba^29gydF4y2Ba．GD-OES用于元素检测的分析能力可低至几ppm，其对薄层深度剖面的分析能力与高真空表面分析技术(如奥歇电子能谱(AES)或x射线光电子能谱(XPS))相当。gydF4y2Ba^{30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba}．然而，后一种技术的深度分析仅限于纳米深度和几百微米的缩小表面积gydF4y2Ba^{2 gydF4y2Ba}，因此，它们不足以反映钙钛矿薄膜和钙钛矿太阳能电池(PSCs)的整体情况，并且容易出现误差。即使是硬x射线光电子能谱(Hard x - x - Photoelectron Spectroscopy, HAXPES)技术提供的化学信息深度是传统XPS的数倍，但其分析深度仍然有限，无法分析PSC中使用的完整钙钛矿薄膜。gydF4y2Ba^33gydF4y2Ba．另一方面，GD-OES的分析区是由阳极尺寸决定的，可以是几十毫米gydF4y2Ba^{2 gydF4y2Ba31gydF4y2Ba}．该技术似乎是MHP太阳能材料深度分析的一个有趣工具。溅射方向垂直于表面的事实降低了溅射过程中的阴影效果。这使得将GD-OES应用于分析粗糙基片上形成的薄膜成为可能gydF4y2Ba^34gydF4y2Ba．用GD-OES对薄膜进行定量分析是很棘手的gydF4y2Ba^{35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba}；然而，定性深度剖面分析也非常有用，以前已成功应用于钙钛矿材料的稳定性评价gydF4y2Ba^{37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba}．然而，据我们所知，独特的GD-OES能力，特别是快速剖面记录(太阳能电池钙钛矿层几十秒)，在钙钛矿薄膜制备和薄膜生长分析的研究中应用得很差gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

在本论文中，我们研究了溶剂和钙钛矿元素在薄膜中的位置以及它们在整个成膜过程中的剖面演化。为了获得尽可能大的视图并得出合理的结论，我们研究了四种不同的钙钛矿家族，即MAPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba, FAPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba/ FAgydF4y2Ba_{1 - xgydF4y2Ba}妈gydF4y2Ba_xgydF4y2BaPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba,计算机科学gydF4y2Ba_{0．1gydF4y2Ba}足总gydF4y2Ba_0.9gydF4y2BaPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba，和RbgydF4y2Ba_{0.05gydF4y2Ba}CsgydF4y2Ba_{0.05gydF4y2Ba}足总gydF4y2Ba_0.9gydF4y2BaPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba(甲基铵为MA，甲醛为FA)和9种不同的PPS成分，包括或不包括卤化物和金属纳米颗粒添加剂。它们使我们能够陈述关于自旋涂层和随后的热退火所产生的薄膜的两个普遍定律。首先，旋涂法制备钙钛矿薄膜时，溶剂在层的上部积聚:上层的溶剂比下层的丰富。钙钛矿中的Pb主要集中在层下部。这种表面溶剂过剩被消除在退火的第一秒。其次，我们观察并分析了钙钛矿晶体在热退火时的三种生长方向:向上、向下和横向。其中，高效的PSCs往往是横向生长的结果。此外，生长方向是由旋转涂层/抗溶剂滴注步骤产生的薄膜的微观结构和组成性质的结果。通过使用精确的添加剂，特别是卤化物盐或金纳米颗粒，我们已经能够改变薄膜中钙钛矿晶体的生长方向。gydF4y2Ba

研究了MHP薄膜和太阳能电池gydF4y2Ba

本研究所研究的钙钛矿薄膜具有不同的组成，在过去的几年里，我们小组对其沉积方案进行了优化。太阳能电池结构如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．MHP膜与n型介孔TiO相接触gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}薄膜在一侧，另一侧由p型Spiro-OMeTAD层。所有薄膜都是在纺丝时滴入氯苯抗溶剂自旋镀膜而成。薄膜随后在优化的温度下退火。gydF4y2Ba

研究的钙钛矿分为4个科和9个样品。CsFAPI是含Cs和formamidinium的碘化钙钛矿gydF4y2Ba_{0．1gydF4y2Ba}足总gydF4y2Ba_0.9gydF4y2BaPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba一般化学式。RbCsFAPI中还含有铷阳离子(RbgydF4y2Ba_{0.05gydF4y2Ba}CsgydF4y2Ba_{0．1gydF4y2Ba}足总gydF4y2Ba_{0.85gydF4y2Ba}PbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba)．MAPI是甲基铵碘化铅(MAPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba)和FAPI是甲醛碘化铅(FAPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba)．添加剂被用于辅助钙钛矿的形成和提高性能。所测试的卤化物添加剂包括KCl(简称KC)、KI、NHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl(氯化铵，注明AC)和MACl。AKC是KCl和NH所在层的表示法gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba氯添加剂混合。用MACl得到的化合物为FAgydF4y2Ba_{1 - xgydF4y2Ba}妈gydF4y2Ba_xgydF4y2BaPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba因为是MA的一小部分gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba被纳入晶格，而大部分MAgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在热退火时被消除gydF4y2Ba^{40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba}．研究了平均直径为14 nm的金纳米颗粒(Au_NPs)作为辅助MAPbI制备的添加剂gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba．钙钛矿薄膜和太阳能电池制备的详细资料见补充资料。gydF4y2Ba

表中列出了所调查样品的名称、成分和添加剂gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．该表还提供gydF4y2BajvgydF4y2Ba曲线的特点，冠军太阳能电池和他们的滞后指数。正如我们在之前的工作中所述，反向和正向之间的滞后gydF4y2BajvgydF4y2Ba当向PPS中添加卤化钾盐(KI或KCl)时，扫描被抑制gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba．KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba是不是退火后就消除了，它钝化了碘离子迁移原点的缺陷gydF4y2Ba^{16gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba43gydF4y2Ba}．此外，在我们的参考文献。gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，我们清楚地建立了I迁移率阻塞与gydF4y2BajvgydF4y2Ba曲线迟滞抑制。表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba报告用未经处理的MHP膜制备的PSCs，而补充表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba结果表明，用正丙基碘化铵(PAI)溶液或2-苯乙基碘化铵(PEAI)溶液处理MHP膜gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba提高了设备的最终PCE，我们最好的系统的效率超过22%。的gydF4y2BajvgydF4y2Ba太阳能电池光伏参数的曲线和统计数据见补充图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba,分别。gydF4y2Ba

补充图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba是薄膜的SEM俯视图。CsFAPI样品的特点是存在针孔，而其他薄膜很好地覆盖了基材。我们观察到MACl和NHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl添加剂有利于大晶粒的形成。在PPS中加入金纳米颗粒也是如此。关于最终薄膜形态的进一步信息已经从横断面视图中提取出来(图2)。gydF4y2Ba1 ckgydF4y2Ba)．只有CsFAPI层出现了嵌入钙钛矿/介孔TiO的空洞gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}接口。右边的钙钛矿膜系列为:CsFAPI/AKC、RbCsFAPI/KIAC、MAPI/Au_NPs和FAPI/MACl，是在添加剂存在的情况下制备的。非常有趣的一点是，这些层都呈现出较大的晶粒，整体结构，垂直的晶界，与电荷传输层的完美接触(补充图)。gydF4y2Ba3 j-mgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

接下来，通过XRD测量完成的GD-OES技术，深入研究了PPS纺丝和抗溶剂滴落的效果，以及热退火的效果。溅射等离子体，然后是被探测的样品表面，被一个直径4毫米的o形环分隔开，这接近于最终的太阳能电池尺寸。数字gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba显示了通过GD-OES进行整个厚度分析后，等离子束在薄膜(上)和全PV设备(下)中产生的最终陨石坑。前驱体层和MHP层沉积在TiO上gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}由于制备结束与GD-OES测量开始之间的延迟小于60 s，而GD-OES测量持续了35 s，因此可以快速分析各个制备步骤。在薄膜制备过程的每个阶段，记录了MHP薄膜成分的元素深度分布。gydF4y2Ba

旋转涂层和防溶剂滴漏工艺gydF4y2Ba

旋转涂层程序包括低速旋转(通常为1000转/分钟)的第一阶段，以均匀地在表面上涂抹PPS，然后是高速旋转(通常为4000转/分钟)，开始形成薄膜和消除溶剂。抗溶剂的滴注在一个精确的时间，这是精心优化的每个系统。我们的目的是跟踪和了解钙钛矿前驱体(由Pb的剖面表示)和溶剂(由DMSO中包含的S元素的剖面表示)在自旋涂层步骤中的分布。本节重点介绍在CsFAPI/AKC钙钛矿制备过程中进行的GD-OES测量，因为在所有研究样品的旋转涂层步骤后，最终的S和Pb剖面接近(补充图)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．无(W/O)和有氯苯(CB)滴注的S和Pb谱图结果如图所示。gydF4y2Ba2 gydF4y2Baa -gydF4y2BafgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

Pb和S的深度分布如图所示。gydF4y2Ba2 a - cgydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba2 d-fgydF4y2Ba分别。可以清楚地看到两个不同的层，不同的是S和Pb信号的强度。由于随着GD-OES溅射时间的增加，薄膜的更深部分被探测，因此轮廓的第一部分代表上层，第二部分代表下层。两层之间的界面，定义为曲线的斜率符号变化(补充图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)表示为垂直虚线。可以注意到，界面位置没有明显的移动。考虑到层内侵蚀速率相近，侵蚀时间相近说明各MHP的上层厚度相近。当旋转涂膜时间达到25 s且未滴胶时，在剖面上可以看到两个强度相同的Pb峰(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．然后，该薄膜由前驱体聚集体和溶剂的胶体分散体制成gydF4y2Ba^{44gydF4y2Ba，gydF4y2Ba45gydF4y2Ba，gydF4y2Ba46gydF4y2Ba}．在恒定的排放当量条件下，强度相近说明侵蚀Pb的数量相近。自旋涂层40 s后，在整个自旋涂层程序结束时，没有滴漏，第一个峰的减小伴随着第二个峰的增大。这意味着上层团聚体中含有Pb的部分在纺丝过程中转移到下层，但层间界面没有明显的移动(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．S和Pb的运动方向相反。在无花果。gydF4y2Ba二维gydF4y2Ba，随着旋涂时间的增加，下层溶剂量(S)显著减少，而上层溶剂量基本保持不变。解释是双重的:(1)在连续纺纱过程中，下层的游离溶剂被转移到上层，上层的溶剂在纺纱涂布机高速运转下，由于离心力和蒸发作用被甩出;(2)旋转镀膜过程中Pb持续向下运动导致S向上运动。另一个发现是，随着旋涂时间的增加，代表上层的S剖面第一个峰向右移动，这表明在离心力和蒸发的作用下，大部分表面的溶剂被快速抛出。gydF4y2Ba

在CB滴落25秒的情况下。(无花果。gydF4y2Ba2摄氏度gydF4y2Ba)，在25s时，只有一个宽的Pb峰可见。在结束时(40s)，峰值高度增加，峰值最大值下移。CB的使用诱导了溶剂的损失，凝胶的形成和文献中所描述的溶剂-复晶相的成核。该相是DMSO与前驱体溶质相互作用的结果。中间相是由DMSO的o给体Lewis碱性质形成的。其强路易斯碱性有利于与AX、PbI相的形成gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}， KCl, NHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl……gydF4y2Ba^{47gydF4y2Ba，gydF4y2Ba48gydF4y2Ba}．例如，在经过充分调查的MAPbI案例中gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba钙钛矿，这种结晶相被描述为MAgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}PbgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_8gydF4y2Ba•2 dmso溶液gydF4y2Ba^{49gydF4y2Ba，gydF4y2Ba50gydF4y2Ba}．我们也可以提到NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba也是一种路易斯碱，可能也能与前体相互作用。晶相的形成提高了铅的测量性能。为了更好地说明CB在制备过程中的作用，图。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba并置样品在旋涂和W/O CB 25 s后Pb的深度分布。一个较强的宽峰取代了两个较弱的峰，可以解释为CB加速了溶剂-络合物相的形成。此外，这个峰值(图中的绿色曲线)。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba)与W/O CB自旋涂层在40秒内非常相似(图中蓝色曲线)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)，但涂CB自旋涂层25 s后峰较宽。结果表明，W/O型CB旋镀40 s得到的MHP与CB旋镀25 s得到的MHP相同。在无花果。gydF4y2Ba2 fgydF4y2Ba，含CB样品S剖面与图中趋势相同。gydF4y2Ba二维gydF4y2Ba．然而，不同之处在于，在25 S时，W/O CB的S曲线强度高于WITH CB(图2)。gydF4y2Ba2 egydF4y2Ba)．说明在自旋镀膜过程中加入CB加速了溶剂的去除过程，引起了快速的过饱和，进而促进了结晶型溶剂-络合相的析出。这在补充图中没有和有CB的XRD图上可以清楚地看到。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba．如果XRD显示出一个未滴入CB的晶化前驱体相(峰顶在11.79°)，当掺杂CB时，峰顶强度大大提高，而衍射峰移至11.91°，这可能是由于成分略有不同。gydF4y2Ba

为了更好地理解上述过程，我们开发了一种基于曲线积分的定量方法，使我们能够区分上层和下层。我们的方法在补充图中进行了总结和举例。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba．在这种方法中，区域内元素深度剖面曲线下的区域(选定为层)与层中元素的总(积分)量相关联。因此，每一层中溶剂和前驱体的总含量的演变以及每一层作为处理函数的贡献可以被调查。在无花果。gydF4y2Ba2 ggydF4y2Ba，可以看出，自旋镀膜25 ~ 40 s, Pb的峰积分总面积随着处理时间的增加而增大。无论是旋涂25 s还是40 s，带CB的总Pb集成面积始终大于W/O CB的总Pb集成面积。结果表明，CB能促进钙钛矿前驱体晶体的形成。整个剖面内上下两层的相对比例，图中以百分比表示。gydF4y2Ba2 ggydF4y2Ba，表明随着旋转涂层时间的增加，下层Pb的比例逐渐增加。在有利于溶剂-络合相形成的同时，也加速了游离溶剂的去除。在无花果。gydF4y2Ba2 hgydF4y2Ba，我们观察到S的总量随着处理时间的增加而大大减少，这证明无论加入CB还是增加自旋涂覆时间，溶剂含量都是降低的。然而，如上所述，图中以百分比表示的总体比例。gydF4y2Ba2 hgydF4y2Ba确认随着旋涂时间的增加，游离溶剂逐渐转移到上层。gydF4y2Ba

根据我们上述的系统分析，旋涂的整个过程如图所示。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．CB滴入和旋涂时间延长共同作用，导致旋涂完成时上层溶剂过量。相反，前驱体结晶在下层高于上层，导致铅的富集。CB的加入加快了Pb在膜中的迁移速度，促进了前驱体相的形成。这是钙钛矿层制备自旋镀膜步骤的一般规律。gydF4y2Ba

退火和(再)结晶过程gydF4y2Ba

残余溶剂部分与钙钛矿前驱体络合，其消除是MHP薄膜结晶和生长的关键过程。我们使用GD-OES技术跟踪了溶剂在热退火时蒸发离开钙钛矿薄膜的深度剖面演变。实际上，所使用的溶剂是DMSO或DMF-DMSO混合物，DMF在很大程度上通过在旋转涂层步骤中进行的滴注而消除gydF4y2Ba^{45gydF4y2Ba，gydF4y2Ba51gydF4y2Ba，gydF4y2Ba52gydF4y2Ba}．通过GD-OES，我们追踪到了DMSO中含有的S元素。作为强配位溶剂gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba时，初始层DMSO含量较高。不同薄膜和不同退火时间的S元剖面如图所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba一个r。随着溅射时间的增加，分析了前驱体/MHP层较深的部分，直到达到gydF4y2Ba内消旋gydF4y2BatiogydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}层(图中黑线虚线。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa -gydF4y2BargydF4y2Ba)．在退火前，各种样品的DMSO剖面都是不对称的，我们观察到薄膜外层比内部溶剂含量更丰富。对于退火，我们的结果区分了两个阶段。gydF4y2Ba阶段1gydF4y2Ba对应初始膜色由黄色半透明变为棕色(补充图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．XRD图谱显示在这一阶段α相(钙钛矿暗相)的形成和生长开始(补充图)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)．除FAPI/MACl样品外，所有样品最初都不存在这一阶段。最表面的残留溶剂蒸发，然后各种钙钛矿(图。gydF4y2Ba4得了gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2Ba4 g,我gydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba4 m-ogydF4y2Ba)．这一阶段从<4 s到60 s不等，取决于PPS的组成，然后取决于最终的钙钛矿组成，总结在补充表中gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba．我们观察到，富含dmso的MAPI前驱体膜(也退火了1小时)的时间更长(10秒)，而FAPI膜的时间非常长(60秒)，这对应于钙钛矿α相中的一种不稳定化合物gydF4y2Ba^54gydF4y2Ba．gydF4y2Ba阶段gydF4y2Ba对应于棕色到深棕色的颜色变化。XRD谱图(补充图)gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)揭示了在CsFAPI, RbCsFAPI和FAPI系统的自旋涂层上形成的初始晶体相的存在。除FAPI/MACl外，其余均为溶剂-复晶相，其中MACl有利于α-相的成核。这些相经热退火后分解为钙钛矿相。结构溶剂从配合物中蒸发，然后发生晶体生长。添加和不添加Au_NPs的MAPI前驱层(补充图。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)最初结晶很差，但同样的过程发生了。gydF4y2Ba

在所有情况下，溶剂大多在2或4分钟后被消除(补充图。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba)，即使完全优化退火时间较长(补充表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

从图中报告的结果。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，我们观察到添加剂对退火时溶剂分布有明显的强烈影响。然而，为了完善分析，我们开发了定量工具进行可靠的S变化调查。如上所述，我们将图层分为上下两部分(参见补充图)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，如图所示。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba各层在不同退火时间的积分。他们证实了快速和大的溶剂消除gydF4y2Ba阶段1gydF4y2Ba上层和下层都有。此外，XRD谱图(补充图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)表明，所有样品的初始相都在初始阶段转变为钙钛矿相，这解释了薄膜颜色的变化。只有FAPI/MACl样品在旋转涂层后主要含有α相(铸态样品)。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)及gydF4y2Ba阶段1gydF4y2Ba持续时间很短。gydF4y2Ba

根据以上分析和XRD数据，我们确定再结晶发生在Stage-1(图中的灰色区域)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，膜生长主要发生在第2阶段(图中红色区域)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．在这一阶段，我们观察到溶剂以恒定的速度消除，并确定了两个线性拟合的斜率:上层为SUS-2斜率，下层为SLS-2斜率。然后定义了与各层相对生长速度相关的两个参数指标。第一个是Gap Index的GI，定义为(su -2−SLS-2)*100/Max{su -2,SLS-2}。表中报告了SUS-2和SLS-2gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba．通过对两条曲线斜率的分析和比较(表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)，可以清楚地判断不同钙钛矿的薄膜生长方向。我们引入GI作为主要参数来定义钙钛矿之间薄膜生长的差异(表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

数字gydF4y2Ba5gydF4y2Ba和表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba得出以下三个结论:(i)当SUS-2大于SLS-2时，薄膜向下生长(从上到下)。这些样品显示出较大的GI，高于+30%。CsFAPI、CsFAPI/KC和MAPI薄膜呈下降趋势。(ii)当SLS-2大于SUS-2, GI小于- 30%时，薄膜向上生长(从下往上)。RbCsFAPI和FAPI示例就是这种情况。(iii)最后，当上层在阶段2 (SUS-2)的斜率与下层在阶段2 (SLS-2)的斜率非常接近时，会产生更均匀的整体颗粒大的薄膜。我们将这种增长趋势定义为横向增长。满足横向生长的样品的GI在+30%和- 30%之间(表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．这种情况出现在CsFAPI/AKC, RbCsFAPI/KIAC, MAPI/Au_NPs和FAPI/MACl样本中，这些样本在图中表现出整体结构。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．(i)和(ii)情况导致多晶界和斜晶界，并产生相当小的钙钛矿晶粒(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和补充图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．(i)和(ii)情况下的薄膜与来自横向生长的层((iii)情况相比，具有更高的粗糙度(补充图)。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

在CsFAPI样本的截面扫描电镜视图(图。gydF4y2Ba1 cgydF4y2Ba)，发现钙钛矿/TiO表面嵌有空洞gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}顶部视图上的接口和针孔。为了更深入地理解这一现象的原因，我们引入了表中所报告的临界退火时间下一层剩余溶剂比上层剩余溶剂比的倍数的另一个重要参数MLUgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．在表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba和补充图。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，我们可以看到，CsFAPI的MLU为4.45，是我们所研究的各种钙钛矿中最高的。这意味着经过30 s的退火时间后，下层RSR是上层RSR的4.45倍。换句话说，CsFAPI样品是唯一一个内部溶剂被严重消除的样品。然后我们可以假设，由于在薄膜表面形成了钙钛矿外壳，溶剂分子仍然被困在该层的内部gydF4y2Ba^55gydF4y2Ba．溶剂逸出时形成空隙，释放出贫液gydF4y2Ba内消旋gydF4y2BatiogydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}/钙钛矿接口。在其他样本的横断面视图中，没有出现空洞。从MLU值可以看出，只要MLU值不太高，即由表可知MLU≤3.0，溶剂就不会被困住gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

由于源自自旋涂层/抗溶剂流步骤的初始层的性质对于钙钛矿层的再结晶和生长至关重要，我们还以FAPI/MACl层为例，研究了抗溶剂的化学性质的影响。补充图。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba比较了用氯苯和乙醚(DEE)抗溶剂制备的前驱体层的GD-OES溶剂谱。在这两种情况下，初始层在表面附近都出现了DMSO过量。有趣的是，使用乙醚时，s信号强度较低，DEE对层的干燥效果更好。在两种情况下，外层DMSO在热退火的前几秒内迅速消除。另一个有趣的点是，在DEE的情况下，DMSO的退火随后发生了更均匀的消除。结果GI值较低(−10.2%而不是−23.3%)。我们可以得出结论，抗溶剂的类型影响层的生长参数，是调整钙钛矿薄膜最终性能的重要杠杆。我们还注意到，在目前的情况下，它没有改变层的增长方向。gydF4y2Ba

钙钛矿层生长模型和类型gydF4y2Ba

在本工作中所收集到的大量关于钙钛矿薄膜生长阶段和热退火机理的信息如图所示。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba．我们已经证明了两个阶段。在gydF4y2Ba阶段1gydF4y2Ba时，结合溶剂分子-阳离子-铅-卤素的结晶发生热分解，溶剂分子蒸发。通过重排和再结晶过程，形成了向各个方向生长的钙钛矿晶体。首先，我们的研究结果表明，当时形成的第一个种子/晶体的位置和密度，是前驱体层的微观结构和组成的结果，将决定随后的步骤，特别是如图中间所示的层的生长方向。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba．它们在层顶、层中、层底的富集分别带动向下、横向、向上的生长。此外，它们的密度将决定钙钛矿层中晶体的最终尺寸。稀疏分散的晶体是目标，因为它将导致大晶粒的生长，这有利于器件的最终性能。在gydF4y2Ba阶段gydF4y2Ba，根据PPS的组成，发现了不同的行为。我们的研究表明，添加剂从早期阶段就控制了薄膜的形成，并在调整前体聚集体和初始核的大小和组成方面起着至关重要的作用gydF4y2Ba^{44gydF4y2Ba，gydF4y2Ba56gydF4y2Ba}．MACl或NH的逐渐蒸发gydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl能自我调节钙钛矿晶体的生长，有利于缓慢的转化gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba．一般情况下，添加剂会促进前驱体成核位点密度降低，前驱体晶体变大，控制前驱体溶质的溶解度和结晶中间相的组成，推动溶剂消除速度，进而促进层的生长速度。在gydF4y2Ba阶段gydF4y2Ba时，钙钛矿晶粒发生向定向生长的转变(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．增长的方向和速度将定义最终的MHP层属性。gydF4y2Ba

最后，通过目前的综合研究，我们提出了一种基于晶体生长方向的钙钛矿薄膜生长类型，如图所示。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba．gydF4y2BaI型gydF4y2Ba当薄膜向下生长时遇到。如果薄膜密度大，生长缓慢，则为薄型gydF4y2BaIagydF4y2Ba．当形成表面外壳时，会遇到一种特殊情况。这时，内部溶剂尤其难以消除，并被困在薄膜的内部。其逸出导致在底部接触界面处形成空洞和针孔(gydF4y2BaIb型gydF4y2Ba)．第二种情况是增长方向为向上时(gydF4y2BaII型gydF4y2Ba)．这两个gydF4y2BaI型gydF4y2Ba而且gydF4y2BaII型gydF4y2Ba导致具有多个晶界的小晶粒。最后，具有高器件效率、良好同质性和良好稳定性的定向生长行为是我们所称的横向生长行为gydF4y2Ba类型IIIgydF4y2Ba．我们注意到，当初始铸态层包含钙钛矿相时，会遇到这种类型(FAPI/MACl样品)(gydF4y2Ba类型的希望gydF4y2Ba)或否(gydF4y2Ba类型iii agydF4y2Ba)．为gydF4y2Ba类型IIIgydF4y2Ba，形成晶界减小且垂直取向的整体结构。这种生长方式会产生更平滑的层。该方法有利于太阳能电池薄膜两侧的触点快速电荷转移。相应的相对生长参数如图所示。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba和表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们采用GD-OES技术，通过x射线衍射和扫描电镜观察完成了对多种PV卤化物钙钛矿薄膜的自旋包覆、抗溶剂掉落和热退火制备步骤的研究。GD-OES使我们能够分析和跟踪溶剂和元素的命运。我们已经区分了这些层的内部和外部部分。由于旋涂时间过长，在旋涂完成后，上层溶剂过多，内部有铅堆积，这是一个普遍规律。使用反溶剂蒸汽可以加速这种效果，这也有利于溶剂的消除。在抗溶剂流的作用下，当该层足够干燥达到过饱和，并诱导生成最佳尺寸和密度的晶体中间相时，必须触发抗溶剂处理。为了更好地优化这些参数，还必须使用添加剂。这些添加剂，在本工作中是氯和路易斯碱，进入这些中间体的组成。gydF4y2Ba

对于热退火，我们划分了两个阶段。在gydF4y2Ba阶段1gydF4y2Ba，溶剂，在外膜部分，被消除。活性钙钛矿相通过前驱体相的分解形成，形成在所有空间方向上生长的初始钙钛矿晶体。在gydF4y2Ba阶段gydF4y2Ba时，钙钛矿晶粒向优先方向生长，消除了残留溶剂。中间体的初始成分是调节晶粒生长速度和方向的关键，通过在整个薄膜厚度中如何消除溶剂来跟踪晶粒生长速度和方向。我们提出了生长参数指标，即GI和MLU，以量化和准确描述内层和上层之间的溶剂消除差异。它们使我们能够提出一种通用的新类型，根据薄膜中钙钛矿晶体的生长方向区分三种类型，并已被大量研究的各种卤化物钙钛矿薄膜所验证:向下(gydF4y2BaI型gydF4y2Ba)，向上(gydF4y2BaII型gydF4y2Ba)及横向(gydF4y2Ba类型IIIgydF4y2Ba)．生长方向是决定薄膜最终性能的关键。其中，采用单片薄膜横向生长方式制备的太阳能电池效率最高。gydF4y2Ba类型IIIgydF4y2Ba为了制备高效的钙钛矿太阳能电池薄膜，必须针对生长方式进行研究。gydF4y2Ba

衬底的制备，紧凑的TiOgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}，介孔TiOgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}层gydF4y2Ba

Fluorine-doped SnOgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(FTO)基板(Pilkington的TEC 7)先用锌粉和10%的盐酸溶液蚀蚀图案，然后用肥皂和水清洗。然后将底物浸泡在2.2 M NaOH乙醇/水(10:1 v/v %)中20分钟，并用去离子水在超声波浴中冲洗15分钟。随后将底物在500°C下加热15分钟。紧凑的TiOgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}堵孔层，注意gydF4y2Bac -gydF4y2BaTiOgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}，采用喷雾热解法制备。TiO的gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}纳米颗粒溶液用于介孔层的制备gydF4y2Ba国会议员gydF4y2BatiogydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}，提前准备好，搅拌至少12小时。TiO的gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}NR30-D膏体(来自Greatcell)以1:7 w/w的比例在乙醇中稀释。取45 μL溶液滴于gydF4y2Bac -gydF4y2BaTiOgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}以2000转/分的速度涂布并旋转15秒。然后将该层在70°C的热板上干燥5-10分钟，最后在500°C的空气流量下加热30分钟，冷却至200°C并从热板中取出。gydF4y2Ba

PVK层的制备gydF4y2Ba

CsFAPI层准备gydF4y2Ba

253.6毫克PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(1.1 M, TCI)、77.4 mg FAI (Greatcell)和13.0 mg CsI (TCI)混合在400 μL DMF和100 μL DMSO中。使用前搅拌2小时。Spin涂层程序为1000 rpm，持续10秒，4000 rpm，持续30秒。在纺丝程序开始23秒后滴入100微升氯苯。最后在155°C的热板上退火15分钟gydF4y2Ba^58gydF4y2Ba．这些层在本文中被表示为CsFAPI。gydF4y2Ba

CsFAPI/KC层制备gydF4y2Ba

253.6毫克PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(1.1 M, TCI)、77.4 mg FAI (Greatcell)、13.0 mg CsI (TCI)和3.5 mg KCl (Alfa Aesar)在400 μL DMF和100 μL DMSO中混合。使用前搅拌2小时。旋转涂层程序为1000 rpm，持续10 s, 4000 rpm，持续30 s。在纺丝程序开始23 s后滴入100 μ L氯苯。最后在155°C的热板上退火15分钟。这些层在整个论文中用CsFAPI/KC表示。gydF4y2Ba

CsFAPI/AKC层制备gydF4y2Ba

将78 mg的碘化甲醛(FAI, greatcell)和253.6 mg的碘化铅(PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}， TCI)， 13毫克碘化铯(CsI, TCI)， 8毫克氯化铵(NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba400 μL DMF和100 μL DMSO中加入1.9 mg氯化钾(KCl, Alfa Aesar)。溶液在50°C的N中搅拌至少7-8小时gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}手套箱。将30微升的这种溶液放在基质上。采用两步旋转涂层程序:首先以1000转/分钟的转速旋转10秒，然后以4000转/分钟的转速旋转20秒。在纺丝程序开始23-25秒后滴入100微升氯苯。然后在155°C下退火20 min。这些薄膜和相应的太阳能电池被注明为CsFAPI/AKC。gydF4y2Ba

RbCsFAPI层制备gydF4y2Ba

73.1 mg FAI (Greatcell)， 5.3 mg RbI (Alfa Aesar)， 12.9 mg CsI (TCI)和253.6 mg PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(1.1 M, TCI)用100 μL DMSO和400 μL DMF混合。在室温下，将PPS在NgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}使用前请将手套盒填满。将30微升的这种溶液放在基质上。采用两步旋转涂层程序:首先以1000转/分钟的转速旋转10秒，然后以4000转/分钟的转速旋转30秒。在纺丝程序开始23秒后滴入100微升氯苯。然后在带N的手套箱中在155℃下退火15分钟gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}的气氛。这些层在本章中表示为RbCsFA。gydF4y2Ba

RbCsFAPI/KIAC层制备gydF4y2Ba

采用68.8 mg FAI (Greatcell)、2.1 mg KI (Sigma-Aldrich)、5.3 mg RbI (Alfa Aesar)、13.0 mg CsI (TCI)、8 mg NH混合制备了混合碱金属阳离子PPSgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba氯(Alfa Aesar)和253.6毫克PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(1.1 M, TCI)在400 μL DMF和100 μL DMSO中。溶液在室温下在充氮的手套盒中搅拌至少4小时。取30 μL于底物上。进行了两步旋转涂层程序:首先以1000转/分的速度旋转10秒，然后以4000转/分的速度旋转30秒。在纺丝程序开始23秒后滴入100微升氯苯。然后在155°C下退火15分钟。PAI沉积后处理是在冷却后向钙钛矿膜上滴入60 μL 4 mg/mL的正丙基氯化铵(PAI)溶液。采用一步旋转涂层程序:2000 rpm/s加速，3000 rpm持续20 s。这些层在整个章节中被表示为RbCsFAPI/KIAC(无后处理)。gydF4y2Ba

MAPI层制备gydF4y2Ba

的MAPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba前驱体溶液浓度为1.35 M。622.3毫克PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}， 214.6 mg MAI混合在1000 μ L DMSO中。搅拌溶液，在60°C下保温2小时后使用。Spin涂层程序为1000 rpm，持续10秒，4000 rpm，持续30秒。在纺丝程序开始23秒后滴入100微升氯苯。最后在105°C的热板上退火60 min。制备后的器件性能最佳。这些层在本章中被表示为MAPI。gydF4y2Ba

MAPI/Au_NPs层制备gydF4y2Ba

的MAPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba前驱体溶液浓度为1.35 M。622.3毫克PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}、214.6 mg MAI和15 μ L金纳米颗粒DMSO溶液混合在985 μ L DMSO中。搅拌溶液，在60°C下保温2小时后使用。Spin涂层程序为1000 rpm，持续10秒，4000 rpm，持续30秒。在纺丝程序开始23秒后滴入100微升氯苯。最后在105°C的热板上退火60 min。制备后的器件性能最佳。这些层在本章中被表示为MAPI/Au_NPs。PAI后处理是在冷却后向钙钛矿膜上滴入60 μL 4 mg/mL的正丙胺氢碘化物(PAI)溶液。采用一步旋转涂层程序(2000 rpm/s加速，3000 rpm持续20秒)。在此之后，样品不需要再加热。gydF4y2Ba

FAPI层制备gydF4y2Ba

276.6毫克PbIgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(1.2 M, TCI)和103.2 mg FAI (Greatcell)混合在400 μL DMF和100 μL DMSO中。使用前搅拌2小时。Spin涂层程序为1000 rpm，持续10秒，4000 rpm，持续30秒。在纺丝程序开始23 s后滴入100 μ L氯苯。最后在155°C的热板上退火15分钟。这些层在本章中表示为FAPI。gydF4y2Ba

FAPI/MACl层制备gydF4y2Ba

将103 mg的碘化甲醛(FAI, Greatcell)和277 mg的PbI混合，制备1.2 M浓度的混合阳离子前驱体溶液gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}(TCI)和19.5 mg氯化甲铵(MACl, Alfa Aesar)加入400 μL DMF和100 μL DMSO中。溶液在室温下在充氮的手套盒中搅拌至少2小时。将45微升的这种溶液放在基质上。进行了两步旋转涂层程序:首先以1000转/分的速度旋转10秒，然后以6000转/分的速度旋转30秒。在纺丝程序开始23秒后滴入100微升氯苯。然后在155°C下退火13 min。PEAI沉积后处理是在冷却后将10 mM的2-苯乙胺氢碘化物(PEAI)溶液(2.49 mg / 1 mL异丙醇)60 μL滴到钙钛矿膜上。采用一步旋转涂层程序:2000 rpm/s加速，3000 rpm持续20 s。表现最好的和最差的gydF4y2Ba嗨gydF4y2Ba在NgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}手套箱。这些未经处理的FAgydF4y2Ba_{1 - xgydF4y2Ba}妈gydF4y2Ba_xgydF4y2BaPbIgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba层在整个论文中用FAPI/MACl表示。gydF4y2Ba

将78 mg Spiro-OMeTAD(博润新材料技术)溶解在1 mL氯苯中，制备了孔传输材料(HTM)溶液。然后，在该溶液中加入17.9 μL双(三氟甲基磺酰)亚胺锂盐溶液(Li-TFSI) (Sigma-Aldrich)溶液(517 mg / 1ml ACN)、30.4 μL TBP(叔丁基吡啶)(Sigma-Aldrich)和14 μL三(2- 1h -吡唑-1-基)- 4-叔丁基吡啶)-钴(III)三(双(三氟甲基磺酰)亚胺(Dyesol, FK209) (376 mg / 1ml乙腈)。将40微升HTM溶液以4000转/分的速度旋转涂覆30秒。最后，通过在Spiro-OMeTAD层上热蒸发70-80纳米厚的金背面触点完成该设备。gydF4y2Ba

表征方法gydF4y2Ba

利用PANanalytical X-Pert高分辨率x射线衍射仪(XRD)在40 kV和45 mA的条件下，利用CuKα辐射，对有机金属铅钙钛矿薄膜的结构进行了表征gydF4y2BaλgydF4y2Ba= 1.5406 Å。利用场发射扫描电镜设备(蔡司Supra 40)在透镜内模式下测量钙钛矿薄膜的形貌。gydF4y2Ba

使用HORIBA Jobin Yvon GD Profiler 2和Quantum Software进行辉光发射光谱(GD- oes)分析。仪器配置包括一个rf发生器(13.56 MHz)，一个内径为4毫米的圆柱形阳极的标准HORIBA Jobin Yvon辉光放电源和两个用于快速光学检测的光谱仪(一个多色仪和一个单色仪)。检测系统由独立的光电倍增器(PM)组成，保证了同时检测多个波长对应的信号，光谱分辨率为12pm，确保了时间分辨率的不损失。本文记录了47种元素的发射信号，但只讨论了感兴趣的种的发射信号。Pb和S选择的波长分别为220.357和180.738 nm。光学系统采用高纯氮净化gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}以探测VUV区域的发射线。在每次分析之前，通过溅射牺牲硅晶片清洗光源60秒。这项技术的优点在于它的快速和易于使用。它不需要高真空，也不需要特定的样品制备。因此，在每一步制备后，薄膜可以在1分钟内快速表征。采用高纯氩气(最低纯度99.999%)作为放电气体。在Ar压力为420 Pa、功率为17 W的条件下产生了Ar等离子体。前驱体或钙钛矿层安装在等离子体室一侧的o形环上，用作阴极。总排放强度取决于侵蚀速率和排放产量。在排放当量恒定的假设下，对数据进行了处理和分析。 Taking into account that the erosion rate can vary with chemical composition and microstructure inside the layer and between the layers, all the signals were normalized by the total emitted light. Only the normalized signals are shown and discussed in the paper.

的gydF4y2BajvgydF4y2Ba曲线由Keithley 2410数字源计记录，使用0.1 V.sgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}电压扫描速率。太阳能电池用太阳模拟器(Abet Technology Sun 2000)照射，过滤后模拟AM 1.5 G条件(100 mW/cm)gydF4y2Ba^{2 gydF4y2Ba})．被照亮的表面被一个孔径为3毫米的黑色掩模所分隔。功率密度校准为100mw .cmgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}通过使用参考硅太阳能电池gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba．gydF4y2Ba