李今朝，曹煥奇*張 超，楊利營(yíng)，印壽根

(1.天津理工大學(xué) 材料科學(xué)工程學(xué)院 顯示材料與光電器件省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384；2.天津理工大學(xué) 材料科學(xué)工程學(xué)院 功能材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心天津市光電顯示材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384；3.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第十八研究所，天津 300384)

1 引 言

2 鈣鈦礦的常見(jiàn)制備方法

為了克服上述問(wèn)題，研究人員提出了幾種制備大面積鈣鈦礦薄膜的方法，例如噴涂法[14]、噴墨打印法[15]、狹縫涂布法[16]、物理氣相沉積法[17]、氣相輔助溶液法[18-19]、刮刀涂布法等[13,20-23]。

噴涂法是通過(guò)噴嘴將細(xì)小的液滴分散到基底上的一種方法。按照噴涂方法進(jìn)行分類，可將其分為3類，氣動(dòng)噴涂(通過(guò)快速的氣流流動(dòng))、超聲噴涂(通過(guò)超聲波震動(dòng))以及電噴涂(通過(guò)電斥力)。噴涂法可以通過(guò)控制基底的加熱溫度和噴涂速率等參數(shù)來(lái)調(diào)控材料的沉積量。利用噴涂法沉積PSCs中的致密氧化物層時(shí)通常使用氣動(dòng)噴涂和超聲噴涂。同樣地，鈣鈦礦層也可使用超聲噴涂法噴涂[24-25]。在超聲噴涂法中，微米級(jí)別大小的液滴位置是隨機(jī)的，通常需要在一個(gè)位置上疊加多層液滴來(lái)保證薄膜覆蓋完全。此外，新液滴在沉積過(guò)程中可能會(huì)溶解已經(jīng)沉積好的材料，這也增加了工藝復(fù)雜性。

噴墨打印法是利用噴嘴來(lái)控制前驅(qū)油墨從而打印到基底上的一種方法。該方法的難點(diǎn)之一在于如何控制打印過(guò)程中鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶速率；另一個(gè)問(wèn)題是打印較厚的鈣鈦礦層容易形成多層鈣鈦礦堆疊。如何合理優(yōu)化噴墨打印過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)仍是一個(gè)挑戰(zhàn)[26-27]。

狹縫涂布法通過(guò)將前驅(qū)墨水的儲(chǔ)存液從一個(gè)狹縫中流淌到基底上以形成薄膜。這種方法需要大量的墨水作為儲(chǔ)存液并填滿供應(yīng)墨水的管道。目前，合理優(yōu)化狹縫涂布法的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)制備高效率、大面積PSC還有待探索[28-29]。

物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition,PVD)是一種不需要使用任何溶劑來(lái)制備PSC的方法，因而可以大幅減少結(jié)晶對(duì)鈣鈦礦薄膜形貌的影響。而且，這種方法可以精確控制制備偏離熱力學(xué)平衡的化學(xué)計(jì)量比、制備非常平滑的鈣鈦礦薄膜。但是，PVD需要使用高真空裝置以及長(zhǎng)時(shí)間抽真空來(lái)制備器件，因此時(shí)間和能量成本高，限制了其在廉價(jià)鈣鈦礦光伏器件制造中的應(yīng)用[30-31]。

氣相輔助溶液法(VASP)是一種將前驅(qū)鹵化鉛薄膜在有機(jī)胺鹵化物蒸汽中轉(zhuǎn)化為鈣鈦礦的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝[32]。它結(jié)合了溶液法和氣相法的特色：因?yàn)椴皇褂梅肿颖?，因而相?duì)于PVD有著低成本的優(yōu)點(diǎn)；因?yàn)槭窃跓崃W(xué)平衡下制備薄膜，因而相對(duì)于溶液法具有薄膜致密的優(yōu)點(diǎn)。在制備鈣鈦礦薄膜的眾多方法中，VASP法是一種對(duì)薄膜面積不敏感的工藝[33-34]。但是，以往報(bào)道的VASP的第一步制備鹵化鉛前驅(qū)膜通常依賴溶液旋涂工藝或PVD，使其難以實(shí)現(xiàn)大面積連續(xù)制備。為克服這一問(wèn)題，噴涂法已經(jīng)被用在CVD工藝中制備前驅(qū)膜，單塊大面積電池(2 cm2)光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)16.2%[33]。

刮刀涂布法(Doctor-Blade coating,DB)，是一種利用刮板將溶液刮涂到基底上的方法。其制備的薄膜厚度d由以下幾個(gè)因素決定：前驅(qū)液物質(zhì)的量濃度c、刮刀和基底的間隙h0：

在中國(guó)古代社會(huì)中既有著大量的優(yōu)秀的社會(huì)建設(shè)思想，也有著典范的實(shí)踐例證。它們以中國(guó)歷史上悠久的傳統(tǒng)文化為基石，深深扎根于濃郁的封建小農(nóng)經(jīng)濟(jì)之上，從而以一種獨(dú)特的方式展現(xiàn)在世人面前。歷史是一面鏡子，既可以看清歷史全貌，也可以昭示未來(lái)。深入探究中國(guó)古代社會(huì)建設(shè)思想與實(shí)踐，既有利于進(jìn)一步完善我國(guó)社會(huì)主義社會(huì)相關(guān)保障制度，也有利于以史為鑒不斷加快推進(jìn)我國(guó)社會(huì)主義社會(huì)建設(shè)的步伐。

(1)

其中，M是薄膜組分的相對(duì)分子質(zhì)量。ρdry是干膜的密度，γ是描述濕膜變?yōu)楦赡み^(guò)程中薄膜質(zhì)量損失的參數(shù)，介于0.5至1之間[35-36]。括號(hào)之內(nèi)的第二項(xiàng)代表刮板與基底之間前驅(qū)液的靜壓力與粘滯力之比，ΔP是刮刀前方液面在基底上產(chǎn)生的靜水壓，η是前驅(qū)液的粘度，U是刮刀相對(duì)于基底的移動(dòng)速度，L是刮刀底部的厚度。本文中，第二項(xiàng)遠(yuǎn)小于1，因此最終薄膜的厚度d和刮刀距離基底距離h0以及前驅(qū)液濃度c的乘積(h0c)成正比。由上可知，可以通過(guò)調(diào)控這些參數(shù)來(lái)精確控制薄膜厚度。

DB法可以低成本制得大面積、任意厚度的鈣鈦礦薄膜。然而，在直接利用DB法制備鈣鈦礦薄膜的過(guò)程中，鈣鈦礦晶粒的形成速率極易受到溶劑揮發(fā)速率的影響。這限制了大面積均勻鈣鈦礦薄膜的制備[13,37]。把擴(kuò)散反應(yīng)和結(jié)晶長(zhǎng)大分成兩步分別進(jìn)行，即用兩步法便可以克服鈣鈦礦結(jié)晶太快的問(wèn)題。

本文提出一種CVD和DB法相結(jié)合的新方法—?dú)庀噍o助刮刀涂布法(Vapor-Assisted Doctor Blade，VADB)來(lái)制備鈣鈦礦薄膜，如圖1所示。這種方法既能避免由于邊緣效應(yīng)帶來(lái)的薄膜不均勻問(wèn)題，又可以通過(guò)調(diào)控氣相法來(lái)控制鈣鈦礦薄膜的形貌，同時(shí)擺脫了對(duì)高真空裝置的依賴。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照下AM1.5G(100 mW/cm2)，通過(guò)這種方法制備的PSCs，其PCE為17.76%(0.112 5 cm2)和16.32%(1 cm2)，并且重復(fù)性很好(小面積平均效率為16.9%)、正反掃的電流密度-電壓(J-V)曲線滯回現(xiàn)象不明顯。這表明VADB是一種很有應(yīng)用前景的工藝，為大面積鈣鈦礦薄膜制備技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了新思路。

圖1 氣相輔助刮刀涂布法的示意圖 Fig.1 Schematic diagram of vapor assisted doctor blading process

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 氣相輔助刮刀涂布法制備的鈣鈦礦薄膜

碘甲銨(MAI)通過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道的方法合成[18]，本文所用的材料有：聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA，西安寶萊特)，碘化鉛( PbI2，99.985%，西安寶萊特)，C60(上海瀚豐化工)，2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP,>99%,P-OLED),二甲基甲酰胺(DMF，百靈威)，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI，百靈威)。

首先，將100 μL含有PTAA的甲苯溶液(1.5 mg/mL)旋涂在干凈的ITO玻璃上，轉(zhuǎn)速為5 000 r/min，時(shí)間30 s。然后將旋涂好的薄膜放在熱臺(tái)上進(jìn)行退火(120 ℃，20 min)。隨后將PbI2(461 mg)溶解到1 mL DMF里，并加入80 μL DMI。將刮刀調(diào)節(jié)到略高于襯底的高度。將10 μL溶解好的碘化鉛溶液均勻滴到PTAA薄膜表面的一端，再用刮刀勻速刮涂至整個(gè)薄膜表面，緊接著用均勻的干燥空氣吹干剩余的溶劑，得到碘化鉛前驅(qū)薄膜。

將8 mg MAI溶解到8 mL無(wú)水乙醇中，熱噴涂到上基板上。然后，將刮涂好的碘化鉛薄膜放到下基板上，并抽真空至700 Pa之后進(jìn)行反應(yīng)。第一步將上基板加熱到120 ℃，并保持11 min。第二步，將下基板升溫至120 ℃并保持60 min。第三步，關(guān)閉上基板加熱，保持下基板加熱2 min。最后，關(guān)閉下基板加熱，停止抽真空，充入干燥的氬氣，取出鈣鈦礦薄膜。

將反應(yīng)好的鈣鈦礦薄膜放入真空鍍膜機(jī)中，并抽真空至1×10-5Pa。依次蒸鍍 C60(20 nm)、BCP(8 nm)和Ag(100 nm)電極。

3.2 表征方法

首先用認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)硅太陽(yáng)能電池(SRC-1000-TC-QZ,VLSI Standards,Inc.)校準(zhǔn)模擬太陽(yáng)光源。在100 mW/cm2的模擬太陽(yáng)光源(Newport,AM1.5G)的照射下，用Keithley2400源電流表來(lái)測(cè)量J-V曲線。掃描條件是1.2 V→-0.2 V(反掃)或者-0.2 V→1.2 V(正掃)，掃描速率為20 mV/step，500 ms延遲時(shí)間。薄膜厚度通過(guò)表面輪廓儀測(cè)試(Alpha Step D-100)。用X射線衍射(XRD,Rigaku Smartlab 9 kW)、紫外可見(jiàn)吸收光譜(UV-Vis,HP 8453)、掃描電子顯微鏡(SEM，SU8010, Hitachi)對(duì)薄膜進(jìn)行表征。外部量子效率(IPCE)是用鹵素?zé)?CT-TH-150)經(jīng)過(guò)分光后用Keithley2400表測(cè)試得到數(shù)據(jù)的。此外，穩(wěn)態(tài)熒光光譜(PL)使用激發(fā)波長(zhǎng)467 nm的光激發(fā)樣品，收集被激發(fā)出的光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，時(shí)間分辨熒光光譜(TRPL)的測(cè)試激發(fā)波長(zhǎng)為376 nm(Jobin Yvon FL3)，并收集768 nm的瞬態(tài)熒光信號(hào)。TRPL數(shù)據(jù)基于雙指數(shù)擬合公式(2)來(lái)獲得載流子壽命:

(2)

其中，I是PL的信號(hào)強(qiáng)度，τ1是快速?gòu)?fù)合部分，τ2是慢速?gòu)?fù)合部分，A1是τ1的權(quán)重，A2是τ2的權(quán)重?？紤]到每個(gè)部分的權(quán)重，有效壽命τAvg可以通過(guò)公式(3)來(lái)計(jì)算:

(3)

4 實(shí)驗(yàn)與討論

4.1 薄膜表征

本文制備的器件是平面反式結(jié)構(gòu)：ITO(170 nm)/PTAA(8 nm)/MAPbI3/C60(20 nm)/BCP(8 nm)/Ag(100 nm)。合成化學(xué)計(jì)量比MAPbI3所需要的MAI與PbI2物質(zhì)的量為1∶1，因而增大MAI的量會(huì)對(duì)最優(yōu)前驅(qū)膜濃度(c最優(yōu))產(chǎn)生影響。固定MAI的量為8 mg，利用VADB法制備了不同前驅(qū)液濃度(0.4 M、0.7 M、1.0 M、1.3 M)的鈣鈦礦薄膜，并對(duì)其進(jìn)行了形貌、結(jié)構(gòu)以及吸收表征。

圖2(a)～2(d)和2(e)～2(h)分別是鈣鈦礦器件的SEM平面和截面圖。從截面圖中可以看出通過(guò)VADB法制備的鈣鈦礦薄膜的晶粒已經(jīng)完全縱向貫穿，且晶界很少，從而有利于減少晶界中的電荷復(fù)合，有助于提高器件效率。鈣鈦礦薄膜的表面形貌圖表明該方法制備的鈣鈦礦薄膜表面沒(méi)有空洞，非常致密。這有利于下一步電子傳輸層C60/BCP以及頂電極Ag的完整覆蓋，防止頂電極和鈣鈦礦薄膜直接接觸而產(chǎn)生漏電流。

圖2 氣相輔助刮刀涂布法制備鈣鈦礦的掃描電鏡圖： (a～d)表面形貌圖和(e～h)器件截面圖 Fig.2 SEM images of VADB processed perovskite:(a-d) surface topography and (e-h) cross section

圖3 不同前驅(qū)溶液濃度對(duì)應(yīng)鈣鈦礦薄膜的厚度以及表面顆粒尺寸和器件光電轉(zhuǎn)化效率 Fig.3 The influence of the precursor concentration on the thickness and average grain size of perovskite films and power conversion efficiency

通過(guò)對(duì)比不同前驅(qū)液濃度下(0.4 M、0.7 M、1.0 M、1.3 M)對(duì)應(yīng)鈣鈦礦薄膜的厚度(圖3所示)發(fā)現(xiàn)，隨著前驅(qū)溶液濃度的增加，所對(duì)應(yīng)的鈣鈦礦薄膜的厚度也隨之線性增加(160 nm、300 nm、600 nm、840 nm)。同時(shí)，鈣鈦礦薄膜表面顆粒的平均尺寸則隨厚度增加而降低(1 370 nm、880 nm、400 nm、410 nm)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是隨著PbI2厚度的增加，需要更多的MAI蒸汽來(lái)進(jìn)行反應(yīng)。然而，本實(shí)驗(yàn)中，需保持MAI的總量不變(恒源量擴(kuò)散)，這對(duì)于厚度較薄的薄膜而言，MAI是過(guò)量的。過(guò)量的MAI會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的化學(xué)勢(shì)驅(qū)動(dòng)力，使得薄膜表面的顆粒尺寸不斷增加。

圖4(a)是不同前驅(qū)液濃度對(duì)應(yīng)鈣鈦礦薄膜的XRD圖。由圖可知，隨著前驅(qū)溶液的濃度增加，其對(duì)應(yīng)的鈣鈦礦薄膜在(110)以及(220)晶面的衍射峰強(qiáng)度逐漸增加。這說(shuō)明鈣鈦礦的結(jié)晶程度隨著前驅(qū)溶液濃度的增加而增加。XRD圖中出現(xiàn)的12.7°峰表明存在一定量的PbI2殘留，這有助于鈍化薄膜缺陷，抑制表面復(fù)合[38]。圖4(b)所示的UV-Vis譜圖表明1.0 M和1.3 M的鈣鈦礦薄膜在整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域有很強(qiáng)的吸收，而0.4 M和0.7 M的鈣鈦礦薄膜吸收較弱。這說(shuō)明較厚的薄膜在可見(jiàn)光區(qū)域有較好的光吸收。

4.2 器件性能

圖4(c)是不同前驅(qū)溶液濃度(0.4 M、0.7 M、1.0 M、1.3 M)PSCs的J-V曲線，對(duì)應(yīng)的PCE如表1所示。0.4 M和0.7 M器件的效率較低，可能是由于較薄的鈣鈦礦吸收層未能完全吸收可見(jiàn)光，導(dǎo)致其短路電流密度(JSC)較低(圖4(d))。1.0 M和1.3 M器件的厚度相對(duì)較厚，均有較高的JSC。而1.3 M的器件具有較低的開路電壓(VOC)和填充因子(FF)，這可能是由于缺陷數(shù)目隨著薄膜厚度的增加而增加，導(dǎo)致更多的載流子發(fā)生復(fù)合[39]。

圖4 不同前驅(qū)溶液濃度(0.4 M、0.7 M、1.0 M以及1.3 M)鈣鈦礦對(duì)應(yīng)的 (a) X射線衍射圖；(b)紫外可見(jiàn)吸收光譜圖；(c)電流密度-電壓曲線；(d)外部量子效率圖；(e)穩(wěn)態(tài)光致發(fā)光光譜圖以及(f)時(shí)間分辨熒光光譜圖 Fig.4 (a)XRD; (b)UV-Vis absorption spectra; (c)current density-voltage(J-V) curves; (d)EQE spectra; (e)steady-state PL and (f)time-resolved photoluminescence(TRPL) spectra corresponding to different precursor concentrations(0.4 M,0.7 M,1.0 M, and 1.3 M)

Concentration/(mol·L-1)JSC/(mA·cm-2)VOC/VFF/%PCE/%1.322.340.939 469.514.581.022.620.980 879.717.680.719.890.846 572.012.120.415.850.775 558.97.24

圖4(e)和4(f)分別為穩(wěn)態(tài)光致發(fā)光圖以及時(shí)間分辨熒光光譜圖。熒光光譜測(cè)試可以用來(lái)闡述鈣鈦礦薄膜的載流子復(fù)合情況。對(duì)于結(jié)構(gòu)為ITO/鈣鈦礦的薄膜，PL峰較高說(shuō)明電子空穴對(duì)在鈣鈦礦薄膜內(nèi)有著較強(qiáng)的輻射復(fù)合，而非輻射復(fù)合較少。不同濃度器件的PL如圖4(e)所示?？梢?jiàn)，1.0 M的鈣鈦礦薄膜的PL峰的強(qiáng)度最強(qiáng)，可以推測(cè)1.0 M器件中有較小的非輻射復(fù)合損失[40]。

TRPL測(cè)試結(jié)果通常由一個(gè)快速衰減和一個(gè)慢速衰減組成(表2)?？焖?gòu)?fù)合部分與鈣鈦礦薄膜的表面復(fù)合行為有關(guān)，慢速?gòu)?fù)合部分與鈣鈦礦薄膜體相以及顆粒界面的復(fù)合相關(guān)[41-42]。通過(guò)對(duì)比不同濃度的鈣鈦礦薄膜的TRPL曲線發(fā)現(xiàn)，1.0 M的鈣鈦礦薄膜的平均壽命是最長(zhǎng)的(22.29 ns)，而其它3個(gè)濃度的鈣鈦礦薄膜的平均壽命都遠(yuǎn)低于此，說(shuō)明在鈣鈦礦薄膜的表面和體相中都存在著較強(qiáng)的非輻射復(fù)合損失，深缺陷態(tài)密度大。這可能會(huì)是對(duì)應(yīng)器件效率相對(duì)不高的一個(gè)重要原因。上述熒光分析表明1.0 M的前驅(qū)溶液制備的薄膜缺陷較少。

表2 不同前驅(qū)液濃度制備的鈣鈦礦薄膜的TRPL擬合結(jié)果

圖5 氣相輔助刮刀涂布法制備鈣鈦礦器件的(a)小面積J-V曲線(活性面積為0.112 5 cm2)和(b)大面積J-V曲線(活性面積為1 cm2);(c)器件光電轉(zhuǎn)換效率統(tǒng)計(jì)圖和(d)白光LED照射下(50 mW/cm2)器件的最大功率點(diǎn)輸出圖 Fig.5 (a)Small-area J-V curve(active area of 0.112 5 cm2) and (b)large-area J-V curve(active area of 1 cm2) of VADB processed PSCs; (c)histogram of the power conversion efficiency of devices; (d)the maximum-power-point output results under the illumination of a white LED(50 mW/cm2) for the perovskite devices prepared by VADB process

進(jìn)一步對(duì)不同面積器件的性能進(jìn)行了對(duì)比，分別制備了活性面積為0.112 5 cm2和1 cm2的電池。從圖5(a)和5(b)中可以看出，大面積器件的最高PCE為16.32%，小面積的最高PCE為17.76% (正掃17.76%，反掃17.68%)，這說(shuō)明器件的滯回現(xiàn)象不明顯。大面積(1 cm2)器件的效率僅僅比小面積器件低了1.4%，表明VADB法制備的鈣鈦礦薄膜覆蓋度和膜厚均勻性很好。將本文工作與最近報(bào)道的其他大面積制備方法獲得的結(jié)果列于表3中進(jìn)行對(duì)比，供讀者參考?？紤]到DB法本身非常適合制備大面積薄膜，因此將其與CVD法聯(lián)用，非常適合大面積PSC的制備。

表3 文獻(xiàn)報(bào)道不同面積PSCs(不包括組件)效率對(duì)比

圖5(c)和5(d)分別是通過(guò)這種方法制備的小面積器件的效率統(tǒng)計(jì)圖(平均效率為16.9%)和鈣鈦礦器件的穩(wěn)態(tài)效率輸出圖。結(jié)果表明VADB法制備鈣鈦礦器件的重復(fù)性很高，并且在光照下有著穩(wěn)定的效率輸出和良好的光響應(yīng)速度。

進(jìn)一步，將前驅(qū)液濃度固定為1.0 M，改變MAI的量(圖6(a))。MAI的噴涂量分別為5 mg、8 mg、11 mg和14 mg。對(duì)應(yīng)器件的J-V曲線表明8 mg MAI對(duì)應(yīng)的器件性能最佳。過(guò)多或過(guò)少M(fèi)AI都影響器件的整體性能(表4)。這可能由于MAI的量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生填隙缺陷而MAI的量過(guò)少則會(huì)產(chǎn)生空位缺陷。

表4 不同MAI量制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率對(duì)比

為了驗(yàn)證更大面積薄膜的均勻性，本文用VADB法制備了4 cm×4 cm的鈣鈦礦薄膜。如圖6(b)所示，薄膜表面較平整。將大面積薄膜分成9個(gè)小部分，并且對(duì)這幾個(gè)部分進(jìn)行了厚度統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)這9個(gè)部分的厚度相差不大。這充分說(shuō)明VADB法制備的鈣鈦礦薄膜的膜厚均勻性很高，有利于進(jìn)行大面積連續(xù)生產(chǎn)。

圖6 氣相輔助刮刀涂布法制備的(a)基于1.0 M前驅(qū)液、不同MAI量所對(duì)應(yīng)的J-V曲線，(b)大面積鈣鈦礦薄膜(4 cm×4 cm)的厚度統(tǒng)計(jì)圖，插圖是薄膜照片 Fig.6 (a)J-V curves of PSCs prepared with different amounts of MAI and 1.0 M precursor solution and (b)the thickness distribution of a large-area perovskite film (4 cm×4 cm) prepared via the VADB process. The inset is a photograph of the film

5 結(jié) 論

本文報(bào)道了一種氣相輔助刮刀涂布法用于制備鈣鈦礦太陽(yáng)能薄膜。這種方法可以克服溶液旋涂法不利于制備大面積均勻薄膜的缺點(diǎn)，制備的薄膜有著較高的質(zhì)量。接著，進(jìn)一步研究了不同前驅(qū)溶液濃度對(duì)鈣鈦礦薄膜的影響。經(jīng)過(guò)對(duì)0.4 M、0.7 M、1.0 M和1.3 M 4種濃度前驅(qū)液的研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論采用哪一種濃度的前驅(qū)液，都可以通過(guò)氣相法來(lái)得到高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)得到的鈣鈦礦薄膜截面進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，所有濃度的鈣鈦礦薄膜的晶粒均貫穿整個(gè)薄膜截面，有利于載流子的縱向傳輸，從而獲得了高光電轉(zhuǎn)換效率。其中，前驅(qū)溶液濃度為1.0 M的器件顯示出最佳的光伏性能?；钚悦娣e分別為0.112 5 cm2和1.0 cm2時(shí)，PCE達(dá)到17.76%(平均效率為16.9%)和16.3%。這一結(jié)果表明，氣相輔助刮刀涂布法有望被應(yīng)用于大面積鈣鈦礦光電器件的制備。