钙钛矿太阳能电池的高效率与光敏层的质量密切相关，而高质量的光吸收层则取决于晶体的生长条件。在高质量晶体的形成过程中，退火是必不可少的关键环节，它可以蒸发溶剂，驱动薄膜的结晶。在钙钛矿晶体的结晶过程中，退火工艺如温度、时间、气氛等对钙钛矿薄膜的晶体结构、形貌、光电性能等都有很大影响。
1、退火温度
对晶体结构的影响：较低的退火温度可能导致钙钛矿前驱体无法完全反应，晶体生长不完整，晶相不纯，存在较多的非晶相或杂相。随着温度升高，有利于钙钛矿晶体的成核和生长，晶体结构更加完整，晶相纯度提高，晶格更加规整。但温度过高会使晶体过度生长，可能导致晶格畸变，出现晶格缺陷等问题。
对形貌的影响：温度较低时，薄膜表面颗粒较小且分布不均匀，薄膜的致密性较差，存在较多的孔隙和缺陷。适当提高温度，颗粒会逐渐长大并融合，薄膜表面更加平整、致密，孔洞减少，能有效覆盖基底。然而，过高的温度可能使薄膜出现团聚、开裂等现象，破坏薄膜的连续性和均匀性。
对光电性能的影响：合适的退火温度可以使钙钛矿薄膜的晶粒尺寸增大，晶界减少，载流子传输路径更加顺畅，从而降低载流子复合概率，提高载流子迁移率，最终提升薄膜的光电转换效率。若温度不合适，会使薄膜的光电性能变差，如开路电压、短路电流和填充因子都会受到影响。
2、退火时间
对晶体结构的影响：退火时间过短，前驱体反应不完全，晶体生长不充分，会导致晶体结构不完善，晶相不稳定。随着退火时间延长，晶体有足够的时间进行生长和结晶，晶体结构逐渐趋于稳定，晶相更加单一。但过长的退火时间可能会使晶体发生过度生长，晶体结构反而可能出现一些缺陷，如晶格畸变等。
对形貌的影响：较短的退火时间会使薄膜中的颗粒较小且未完全融合，薄膜表面较为粗糙，平整度和致密性欠佳。随着退火时间增加，颗粒不断融合长大，薄膜的平整度和致密性逐渐提高。但退火时间过长，薄膜可能会出现一些异常生长，如出现大的团聚体或孔洞，影响薄膜的均匀性和完整性。
对光电性能的影响：适当的退火时间有助于提高薄膜的结晶质量，减少缺陷，从而提高光电性能。如果退火时间过短，薄膜中的缺陷较多，载流子复合严重，光电转换效率较低。而退火时间过长，可能会引入新的缺陷或使已有的缺陷发生变化，同样不利于光电性能的提升。
3、退火气氛
对晶体结构的影响：在不同的气氛下，钙钛矿晶体的生长环境会有所不同。例如，在惰性气氛（如氮气、氩气）中，能有效避免钙钛矿与氧气等氧化性气体发生反应，有利于保持钙钛矿的晶体结构稳定性，减少氧化等副反应的发生，使晶体结构更加纯净和稳定。而在含有一定水汽或氧气的气氛中，可能会导致钙钛矿晶体结构中的某些离子发生氧化或水解反应，从而改变晶体结构。
对形貌的影响：不同的气氛会影响薄膜表面的化学反应和物质传输过程。在干燥的惰性气氛中，薄膜表面的生长过程相对较为稳定，有利于形成均匀、致密的薄膜。而在潮湿的气氛中，水汽可能会吸附在薄膜表面，影响前驱体的反应和晶体的生长，导致薄膜表面出现不均匀的生长，甚至可能出现一些针孔或裂纹等缺陷。
对光电性能的影响：合适的气氛可以减少薄膜中的缺陷和杂质，提高薄膜的质量，从而改善光电性能。例如，在惰性气氛中退火的钙钛矿薄膜，由于减少了与外界有害气体的接触，其载流子复合概率较低，光电转换效率相对较高。相反，在不合适的气氛中退火，可能会引入杂质和缺陷，降低薄膜的光电性能。
4、退火速率
对晶体结构的影响：快速退火时，热量迅速传递给薄膜，晶体成核速度快，但生长时间相对较短，可能导致形成的晶体尺寸较小，晶相结构不够完善，存在较多的晶格缺陷。而缓慢退火时，晶体有足够的时间进行成核和生长，晶体结构更加完整，晶相更加稳定，晶格缺陷相对较少。
对形貌的影响：退火速率较快时，薄膜表面的颗粒来不及充分融合和生长，会导致薄膜表面颗粒细小且分布不均匀，薄膜的平整度和致密性较差。缓慢退火则有利于颗粒的充分融合和生长，使薄膜表面更加平整、致密，形成均匀的薄膜结构。
对光电性能的影响：合适的退火速率有助于优化薄膜的微观结构，提高载流子传输性能，从而提升光电性能。快速退火可能使薄膜中产生较多缺陷，载流子复合增加，光电转换效率降低。而缓慢退火可以使薄膜的结构更加完美，载流子迁移率提高，光电转换效率得到提升。
