Post-processing techniques of temperature annealed MAPbI3-perovskite

Abstract

The world is at the turning point between green and fossil energy. New and innovative ways to generate electricity are needed. Perovskite solar cells have proved to be efficient and cost effective in the energy sector. The challenges with perovskite cells are their stability and finding efficient fabrication methods. Post-processing is a critical step in the fabrication process, and it can improve perovskite films crystallinity and grain size noticeably. Bigger and more uniform grains result in less grain boundaries and defects in the structure. Less reacting surface due to smaller grain boundary area affects the stability of the cell. In addition to grain size, internal stress can affect the stability. The changes in crystallinity improve the absorption coefficient and result in higher maximum photocurrent generated by the cell and lower internal stress. There are many possible post-processing techniques of which temperature, microwave, laser, UVA and electrode annealing are discussed in this literature review. The best stability was achieved with laser and microwave annealing because internal stress was relieved and there were less point defects. The biggest grain size was achieved by specific temperature annealing technique. The best techniques for large-scale production are microwave, UVA and electrode annealing because they can be easily modified to continuous processing with good film stability.

Maailma on käännekohdassa vihreän ja fossiilisen energian välillä. Tarvitaan uusia ja innovatiivisia tapoja tuottaa sähköä. Perovskiittiaurinkokennot ovat osoittautuneet tehokkaiksi ja kustannustehokkaiksi energiasektorilla. Perovskiittikennojen haasteina ovat niiden vakaus ja tehokkaiden valmistusmenetelmien löytäminen. Jälkikäsittely on kriittinen vaihe valmistusprosessissa, ja se voi parantaa perovskiittikalvojen kiteisyyttä ja raekokoa huomattavasti. Suurempien ja tasaisempien rakeiden vuoksi kalvoissa on vähemmän raerajapintaa ja rakenteessa olevia virheitä. Pienemmän raerajan pinta-alan vuoksi pienempi reagoiva pinta vaikuttaa kennon vakauteen positiivisesti. Kidekoon lisäksi sisäinen jännitys vaikuttaa paljon vakauteen. Kiteisyyden muutokset parantavat absorptiokerrointa, mikä johtaa kennon tuottamaan suurempaan maksimivalovirtaan. Mahdollisia jälkikäsittelytekniikoita on monia, joista tässä työssä on käsitelty lämpö-, mikroaalto-, laser-, UVA- sekä johdinkäsittely. Paras vakaus saavutettiin laser- ja mikroaaltokäsittelyllä, koska näissä sisäinen jännitys on paljon pienempi ja niissä on vähemmän pistevirheitä. Suurin kidekoko on edelleen tiettyjen lämpökäsittelytekniikoiden hallussa. Parhaat tekniikat teolliseen tuotantoon ovat mikroaalto-, UVA- sekä johdinkäsittely niiden liukuhihnatuotannon mahdollisuuksien ja kalvon hyvän vakauden vuoksi.