中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所激光技術中心研究員方曉東(dong) 課題組在利用準分子激光技術提升鈣鈦礦太陽電池（Perovskite solar cells，以下簡稱PSCs）性能研究方麵取得新進展。

　　PSCs自2009年被首次報道以來發展迅速，目前其光電轉換效率已超越多晶矽太陽電池，達到了24.2%，極具應用前景。PSCs的光吸收層有機無機雜化鈣鈦礦薄膜通常采用溶液方法在低溫（＜150℃）下製備，既可構築剛性太陽電池又具有發展柔性太陽電池的天然優(you) 勢。但溶液方法製備的鈣鈦礦薄膜表麵會(hui) 存在大量的缺陷，造成光生載流子的複合，阻礙電池性能的進一步提高。同時，目前PSCs常用電子傳(chuan) 輸層的製備過程需要在400~500℃的溫度下退火晶化，而此溫度超過了常用柔性基底能夠承受的溫度，製約了柔性PSCs的發展。

　　針對上述存在的問題，結合準分子激光光子能量高、單脈衝(chong) 能量大、脈衝(chong) 時間短、光斑麵積大且能量分布均勻和熱效應小等特點，該課題組將準分子激光技術引入PSCs研究中，通過準分子激光輻照有效降低了鈣鈦礦薄膜的表麵缺陷濃度，實現了電子傳(chuan) 輸層的低溫準分子激光退火。

　　該課題組副研究員王時茂和博士生單雪燕等使用248nm（KrF）準分子激光輻照CH3NH3PbI3薄膜對其進行表麵改性。改性後的CH3NH3PbI3薄膜缺陷濃度從(cong) 1.61×1016cm-3降至5.81×1015cm-3，瞬態熒光壽命測試表明光照下薄膜中光生載流子的非輻射複合得到了有效抑製，電池的光電轉換效率也得到了明顯提升。相關(guan) 研究成果以《采用248nm KrF準分子激光對CH3NH3PbI3薄膜進行快速表麵改性增強鈣鈦礦太陽電池性能》為(wei) 題發表於(yu) Advanced Materials 雜誌子刊Solar RRL上。

　　該課題組副研究員董偉(wei) 偉(wei) 和博士生夏銳等首次將準分子激光退火（Excimer laser annealing, ELA）技術應用到PSCs電子傳(chuan) 輸層的製備中，使用308 nm（XeCl）準分子激光對磁控濺射製備的镓摻雜的氧化鋅（GZO）電子傳(chuan) 輸層進行退火處理。ELA處理後，GZO薄膜的結晶性、透過率和電導率，以及基於(yu) 其的PSCs的光電轉換效率和穩定性得到了顯著提升。相關(guan) 成果以《鈣鈦礦太陽電池Ga摻雜ZnO電子傳(chuan) 輸層的準分子激光退火》為(wei) 題發表於(yu) RSC Advances上。

　　上述兩(liang) 項研究成果均與(yu) 現有低溫多晶矽退火技術兼容，可望應用於(yu) 未來商業(ye) 化硬質和柔性PSCs的生產(chan) 。

　　上述研究得到國家自然科學基金、中科院百人計劃、中科院-日本學術振興(xing) 會(hui) （CAS-JSPS）聯合項目和中科院光伏與(yu) 節能材料重點實驗室的支持。

　　圖1 準分子激光對CH3NH3PbI3薄膜表麵進行處理時的光路示意圖；（b, c）基於(yu) FTO/CH3NH3PbI3（準分子激光處理前後）/Au結構的電壓電流曲線圖，用於(yu) 計算準分子激光處理前後CH3NH3PbI3薄膜缺陷濃度；（d）準分子激光處理前後CH3NH3PbI3薄膜的瞬態熒光壽命譜；（e）基於(yu) 準分子激光處理前後的CH3NH3PbI3薄膜的PSCs的J-V曲線及電池性能。

　　圖2 （a）準分子激光對GZO薄膜進行退火時的光路示意圖；基於(yu) 準分子激光退火GZO薄膜的PSCs與(yu) 基於(yu) 其它處理方式GZO的PSCs的（b）J-V和（c）IPCE曲線對比。