Kỹ thuật tách lớp của perovskites formamidinium – cesium để tạo ra quang điện hiệu quả

Kỹ thuật tách lớp của perovskites formamidinium – cesium để tạo ra quang điện hiệu quả

    Kỹ thuật tách lớp của perovskites formamidinium – cesium để tạo ra quang điện hiệu quả
    bởi Science China Press

    High-efficiency formamidinium-cesium triiodide perovskites photovoltaics
    (a) Sơ đồ của màng perovskite SCI-FA1-xCsxPbI3 được chế tạo bằng cách tách quá trình kết tinh của formamidinium và cesium. (b) Phân phối 3D của Cs + trong phim SCI-FA0.91Cs0.09PbI3 và 1S-FA0.91Cs0.09PbI3 bằng phân tích ToF-SIMS. (c) Đường cong J-V của các thiết bị pin mặt trời vô địch dựa trên perovskites FAPbI3, SCI-FA0.91Cs0.09PbI3 và 1S-FA0.91Cs0.09PbI3. Nguồn: Science China Press


    Các perovskite kim loại halogen (ABX3) đã nổi lên như những ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các ứng dụng quang điện tử khác nhau do các đặc tính quang điện tử tuyệt vời và chi phí chế tạo thấp của chúng. Hiện tại, lớp hấp thụ ánh sáng của pin mặt trời perovskite một mặt tiếp giáp (PSC) hiệu suất cao nhất hầu như đều dựa trên perovskite FAPbI3, đạt được hiệu suất chuyển đổi điện năng (PCE) tương đương với các tế bào silicon tinh thể thương mại.

    Tuy nhiên, pha đen quang hoạt FAPbI3 dễ dàng chuyển thành pha vàng không hoạt động quang trong điều kiện ẩm ướt. Kỹ thuật thành phần như hợp kim A / X-site đã được phát triển để ổn định FAPbI3 pha đen.

    Đáng chú ý, hợp kim FA + với Cs + thành perovskite giả mạo-iotua FA-Cs (FA1-xCsxPbI3) là một cách tiếp cận lý tưởng để thu được PSC với hiệu suất cao và ổn định. Tuy nhiên, do động học kết tinh phức tạp giữa FAPbI3 và CsPbI3, perovskite FA1-xCsxPbI3 được điều chế bằng kết tinh một bước (1S) điển hình thể hiện tính đồng nhất về thành phần kém và mật độ bẫy cao, điều này hạn chế hiệu suất của thiết bị và tính ổn định lâu dài.

    Để giải quyết thách thức này, Giáo sư Yixin Zhao từ Đại học Giao thông Thượng Hải và các đồng nghiệp gần đây đã phát triển một chiến lược kết hợp xêzi tuần tự (SCI) để phân tách sự kết tinh của perovskite triiodide FA-Cs với các PSC ổn định và hiệu quả cao đạt được.

    Trong nghiên cứu này, cesium formate (HCOOCs) như một nguồn cesium được đưa vào màng tiền chất FA chất lượng cao một cách tuần tự. Bằng cách hợp tác với Giáo sư Feng Gao từ Đại học Linköping, một cơ chế ổn định mới cho doping Cs để ổn định FAPbI3 cũng được tiết lộ. Bài báo nghiên cứu này được đăng trên Tạp chí Khoa học Quốc gia.

    Trong nghiên cứu của họ, perovskite FA1-xCsxPbI3 (x = 0,05-0,16) chất lượng cao được thu được bằng phương pháp SCI. Tỷ lệ FA so với C trong các perovskites SCI-FA1-xCsxPbI3 này có thể được điều chỉnh một cách thuận lợi bằng cách điều chỉnh nội dung của nguồn cesium.

    So với perovskites 1S-FA1-xCsxPbI3 được chuẩn bị một bước thông thường, perovskites SCI-FA1-xCsxPbI3 đã chứng minh sự phân bố Cs đồng đều hơn nhiều. Zhao nói: “Sự phân bố thành phần đồng đều của C là chìa khóa để nâng cao hiệu suất của thiết bị,” Zhao nói, trong khi PSC dựa trên màng SCI-FA0.91Cs0.09PbI3 đạt PCE là 24,7% (được chứng nhận là 23,8%), đây là mức cao nhất giá trị giữa các PSC triiodide FA-C được báo cáo cho đến nay.

    Hơn nữa, sự hợp tác với nhóm của Gao đã tiết lộ thêm một cơ chế ổn định mới cho loại doping Cs này. Việc kết hợp Cs vào FAPbI3 làm giảm đáng kể cường độ liên kết electron-phonon và dao động mạng, do đó ngăn chặn sự di chuyển của ion và sự hình thành các cụm giàu iodua. Kết quả là, độ ổn định của các thiết bị dựa trên FA-C đã được cải thiện đáng kể.

    Nhìn chung, công trình này mở ra những khả năng mới để phát triển một cách chiến lược các perovskite hỗn hợp cation chất lượng cao với khả năng kiểm soát tốt động học kết tinh, thể hiện một cột mốc quan trọng đối với việc xây dựng hợp lý các ứng dụng quang điện tử dựa trên perovskite hiệu quả cao và ổn định, bao gồm nhưng không giới hạn ở năng lượng mặt trời tế bào, điốt phát sáng và laze.

    Zalo
    Hotline