悉尼大學AFM：全環境激光退火制備高效鈣鈦礦-有機光伏疊層太陽能電池

激光退火技術具有精確可控、靈活高效的特點，在光伏器件制備中具有重要應用潛力。本文悉尼大學Jueming Bing、Md Arafat Mahmud和Anita W. Y. Ho-Baillie等人首次報道了基于PM6:Y6體系的鈣鈦礦疊層太陽能電池及有機光伏（OPV）電池的全環境激光退火制備。

研究中所有退火步驟——包括混合自組裝單分子層空穴傳輸層、1.78 eV寬帶隙鈣鈦礦層以及PM6:Y6 OPV吸收層——均采用CO?激光在環境氣氛中完成。優化的1.78 eV鈣鈦礦器件獲得了1.34 V的高開路電壓和20.2%的效率，并顯著抑制了相分離。首次實現的環境激光退火PM6:Y6 OPV電池效率達16.8%，為目前報道的激光退火OPV電池中的最高值。研究發現，激光退火制備的PM6:Y6薄膜比傳統熱板退火薄膜更平整，從而改善了PM6:Y6/C??界面質量。最終，首個全激光退火鈣鈦礦-OPV疊層器件實現了14.3 mA·cm?2的短路電流密度、2.10 V的開路電壓、79.6%的填充因子和24.0%的效率，與當前最先進的鈣鈦礦-OPV疊層性能相當。激光退火疊層器件還表現出優于傳統熱板退火器件的熱穩定性。

該研究展示了激光退火在疊層太陽能電池量產中具有的高時間效率與廣闊應用前景。

研究亮點：

1. 首次實現全激光退火鈣鈦礦-OPV疊層器件：所有功能層（空穴傳輸層、鈣鈦礦層、OPV層）均在環境氣氛中通過CO?激光退火完成，避免了傳統手套箱退火的限制，為規模化制備提供新路徑。

2. 激光退火抑制寬帶隙鈣鈦礦相分離：得益于激光退火高達10? °C·s?1的急速升降溫速率，1.78 eV鈣鈦礦薄膜的光誘導相分離顯著抑制，器件開路電壓提升至1.34 V，效率達20.2%。

3. 激光拋光優化OPV界面質量：激光退火使PM6:Y6薄膜表面粗糙度降低至0.9 nm（熱板退火為2.1 nm），從而改善PM6:Y6/C??界面接觸，OPV電池效率創激光退火體系紀錄（16.8%），疊層效率達24.0%。

Xinyi Lyu et.al Recycling of perovskite solar cells Joule 2025

DOI: 10.1016/j.joule.2025.102221

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102221

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