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Cellules solaires pérovskites basées sur un film FA0.1MA0.9PbI3 compact et lisse avec une efficacité dépassant les 22 %

Résumé

L'utilisation de cations mixtes est bénéfique pour tirer parti des avantages des cations et obtenir des cellules solaires à pérovskite (PSC) hautement efficaces. Ici, l'incorporation précisément petite de CH(NH2 )2 (FA) cations dans l'iodure de plomb méthyl ammonium (MAPbI3 ) permet la formation d'un film de pérovskite compact et lisse avec une cristallinité élevée. Par conséquent, le courant de court-circuit et le facteur de remplissage des PSC basés sur FAx MA1-x PbI3 pérovskite sont grandement améliorés, ce qui améliore l'efficacité de l'appareil. Le champion PSC basé sur FA0.1 MA0.9 PbI3 présente un rendement remarquablement élevé de 22,02 %. De plus, les PSC basés sur FA0.1 MA0.9 PbI3 la pérovskite montre également une stabilité améliorée de l'appareil. Ce travail fournit une approche simple pour fabriquer des films de pérovskite de haute qualité et des PSC hautes performances avec une meilleure stabilité.

Introduction

Depuis une dizaine d'années, l'augmentation des besoins énergétiques industriels et domestiques a non seulement créé une crise énergétique mais a également causé des problèmes liés au réchauffement climatique. La technologie des semi-conducteurs a joué un rôle important pour surmonter ces crises avec un minimum de problèmes environnementaux. Les cellules solaires à base de matériaux semi-conducteurs sont respectueuses de l'environnement, telles que le silicium, les semi-conducteurs composés, les oxydes et les matériaux organiques [1, 2]. Les cellules solaires à base de pérovskite (PSC) sont devenues le point de mire en raison de leur efficacité de conversion de puissance élevée, passant de 3,8 % en 2009 à 25,2 % à ce jour [3]. L'efficacité de conversion de puissance (PCE) remarquable des PSC repose sur les propriétés optoélectroniques uniques des matériaux pérovskites, et l'ingénierie des matériaux pérovskites est une approche clé pour améliorer les performances de l'appareil.

Généralement, la pérovskite est un matériau avec le même type de structure cristalline basée sur la formule ABX 3 , où A est un cation organique (comme CH3 NH2 + ) ou un cation alcalin (Cs + ) ou leurs cations de mélange, B est l'anion métallique (Pb +2 ou Sn +2 ), et X désigne les anions halogénures (X =Je , Fr , ou Cl ) [4,5,6,7,8,9,10]. Parmi les matériaux pérovskites, FAx MA1-x PbI3 (MA, méthyl ammonium; FA, formamidinium) est le matériau très utilisé dans les CSP. En tant que FA + a une taille un peu plus grande (rayon ionique =2,79 Å) par rapport à MA + (rayon ionique =2,70 Å), FAx MA1-x PbI3 possède une bande interdite inférieure à MAPbI3 , qui permettent ainsi une efficacité de récolte de lumière solaire plus élevée [8, 11,12,13,14,15,16,17,18,19]. La plupart du temps, une petite quantité de cation MA est dopée avec un cation FA pour fabriquer FAx MA1-x PbI3 pérovskite, qui favorise la formation de la phase de cation FA photoactif que le FAPbI3 pur et conduire à une efficacité élevée de l'appareil [19,20,21]. Cependant, même avec l'incorporation de cations MA, il est encore très difficile d'obtenir une pérovskite FA en phase noire pure sans aucune trace de pérovskite FA en phase jaune en raison du plus grand rayon ionique des cations FA, en particulier lorsqu'une grande quantité de FA est utilisée. Ce problème a été fréquemment observé malgré la grande efficacité de ces PSC, car cela affecte la stabilité structurelle et thermique des dispositifs PSC [22, 23]. Par conséquent, afin d'obtenir une efficacité élevée et une stabilité de l'appareil dans FAx MA1-x PbI3 -à base de PSC, la formation des défauts de la phase jaune doit être évitée. Dans ce travail, au lieu d'utiliser une grande quantité de cations FA dans FAx MA1-x PbI3 pérovskite, nous utilisons une petite quantité de FA pour fabriquer FA0.1 MA0.9 PbI3 film plan, qui permet au champion d'avoir une efficacité supérieure à 22%. Différent des résultats rapportés à partir du film de pérovskite mésoporeux [24], nous avons trouvé l'introduction de petits FA dans MAI dans les lacunes du PbI6 octaèdres stabilisant le MAPbI3 structure pérovskite en une phase "quasi-cubique" à température ambiante. De plus, les améliorations ici découlent principalement de l'augmentation considérable du J SC , bénéficiant de la formation d'un film de pérovskite compact, lisse et de haute qualité avec l'incorporation de FA. De plus, les PSC basés sur FA0.1 MA0.9 PbI3 la pérovskite montre également une meilleure stabilité de l'appareil.

Résultats et discussions

La structure de dispositif utilisée des PSC dans ce travail est représentée schématiquement sur la figure 1, où SnO2 est utilisée comme couche de transport d'électrons (ETL), Spiro-OMeTAD comme couche de transport de trous (HTL) et l'or (Au) comme anode. Des couches de pérovskite standard et modifiées ont été déposées sur l'électrode transparente d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) en tant que couche absorbante par une méthode conventionnelle d'ingénierie des solvants en une étape.

Structure schématique de la cellule solaire pérovskite

La microscopie électronique à balayage (MEB) a été utilisée pour étudier la morphologie des films de pérovskite. Le film préparé avec du MAPbI3 vierge montre un rapport plus élevé de joints de grains comme le montre la figure 2a. Les trous d'épingle ainsi que de nombreuses limites de grains dans le film de pérovskite favorisent la recombinaison non radiative et réduisent l'efficacité du dispositif des PSC. En revanche, un film de pérovskite homogène et sans piqûres est obtenu grâce à l'incorporation de cations FA dans le MAPbI3 vierge. (FA0.1 MA0.9 PbI3 ) film, comme le montre la figure 2b. Il présente la structure étroitement tassée avec un petit élargissement de la taille des grains et beaucoup moins de joints de grains. Une morphologie de film compact et lisse avec une grande taille de grain minimisera les états de piège et les défauts dans le film de pérovskite.

Vue de dessus des images SEM de MAPbI3 (un ) et FA0.1 MA0.9 PbI3 (b ). Spectres de photoluminescence (PL) de pérovskite standard et modifiée sur des substrats de verre. c Spectres de photoluminescence à résolution temporelle (TRPL) des films de pérovskite standard et modifiés (d )

Les spectres de photoluminescence (PL) en régime permanent des deux MAPbI3 et FA0.1 MA0.9 PbI3 les films de pérovskite sont montrés sur la figure 2c. Comme prévu, un décalage vers le rouge significatif dans le pic d'émission est remarqué. De plus, un rétrécissement des pics a également été observé. Ce changement significatif est dû à l'introduction de FA dans MA dans le réseau pérovskite. De plus, l'intensité du PL est également augmentée dans une certaine mesure avec l'ajout de cations FA, ce qui indique la diminution des états de piège et donne en retour un FA hautement cristallin0.1 MA0.9 PbI3 filmer.

Afin de mieux comprendre la diminution des états de piège de la couche de pérovskite modifiée par rapport à un dispositif standard, la photoluminescence à résolution temporelle (TRPL) a été réalisée sur un film de pérovskite basé sur chaque matériau, comme le montre la figure 2d. Étant donné que la couche de pérovskite est déposée sur le substrat de verre sans aucune couche de transport, on s'attend donc à ce que la recombinaison du porteur ne représente que le transport de charge intercouche (c'est-à-dire la recombinaison non radiative), ce qui montrerait une durée de vie du porteur plus longue et une recombinaison intercouche plus lente avec l'incorporation de FA dans MAPbI3 [25, 26]. Deux composantes du temps peuvent être obtenues pour calculer la durée de vie de recombinaison des porteurs du film de pérovskite tel que préparé de chaque type en ajustant la courbe TRPL avec une fonction bi-exponentielle du temps (t ):

$$ F(t)={A}_1{e}^{-}\frac{t}{\tau_1}+{A}_2{e}^{-}\frac{t}{\tau_2}+{ \gamma}_0 $$ (1)

τ 1 et τ 2 dans l'éq. 1 représentent la constante de temps du processus de décroissance rapide et de décroissance lente, respectivement [27]. La décroissance rapide τ 1 représente la recombinaison de surface, tandis que la composante de décroissance lente est liée à la recombinaison qui a lieu dans la majeure partie de la structure pérovskite. Tous les paramètres TRPL ajustés pour les échantillons de pérovskite standard et modifiés sont résumés dans le tableau S1, et la durée de vie moyenne de recombinaison (τ ave ) des deux couches de pérovskite a été calculé approximativement à partir des données de la courbe ajustée selon la formule indiquée dans les informations supplémentaires. Tels que, en comparaison avec le film de pérovskite standard avec un temps de décroissance moyen de 24,61  ns, FAMAPbI3 Le film (10 %) montre une durée de vie moyenne du support sensiblement plus longue de 49,92  ns, indiquant la suppression de la recombinaison sans rayonnement dans les PSC modifiées.

La diffraction des rayons X (XRD) a été utilisée pour étudier la cristallinité des films de pérovskite. La figure 3a montre le pic de diffraction principal du film de pérovskite à 2θ de 14,24° présente une orientation préférée avec une intensité plus élevée, où la faible incorporation de FA dans la norme MAPbI3 Le film de pérovskite permet une intensité de diffraction beaucoup plus forte, suggérant une cristallinité plus élevée. De plus, les pics de diffraction de la couche de pérovskite modifiée se déplacent vers un petit angle. Les pics proéminents passent de 14,61° et 28,84° à 14,24° et 28,49°, respectivement, comme le montrent les Fig. 3b, c. La taille des cations FA étant plus grande que celle des cations MA, la taille du réseau augmente avec l'incorporation des ions FA, ce qui est conforme à l'équation de Bragg (2d péchéθ = ). De plus, l'introduction du cation FA avec le MA diminue également le facteur de tolérance et provoque la formation d'une phase pérovskite cubique stable. A noter qu'en fonction de la morphologie du film et des conditions de dépôt, l'ajout d'une petite quantité de FA (0,1) peut également précéder une phase tétragonale. La pleine largeur et demi-maximum (FWHM) a été utilisée pour estimer la taille des grains dans les films de pérovskite. Dans FA0.1 MA0.9 PbI3 , la valeur de FWHM du pic le plus élevé est de 0,133°, comme indiqué dans l'information supplémentaire Fig. S1a b, qui met en évidence une augmentation de la taille des grains avec une cristallinité plus élevée par rapport à MAPbI3 film (FWHM 0,174°).

Modèles XRD (a ) pour MAPbI3 et FA0.1 MA0.9 PbI3 films de pérovskite et motif XRD agrandi des pics à 13-15° (b ) et 27–29° (c )

Afin de confirmer la composition des éléments après une faible incorporation de cations FA, des mesures de spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS) ont été effectuées sur des couches de pérovskite standard et modifiées. La présence de FA dans les cations MA peut être confirmée par la liaison C-C identifiée (284,8 eV) comme le montre la figure 4a, c. De plus, la liaison apparue de C–N (401,3 eV) et C=N (400,10 eV) provient de cations FA incorporés qui peuvent être clairement observés dans le spectre N1s de FA0,1 MA0.9 PbI3 pérovskite [27] comme le montre la figure 4b. Pour une analyse plus approfondie de la composition des éléments, une spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX) a été réalisée comme indiqué sur les figures S2 a et b. On peut évidemment assimiler la composition chimique; l'intégration des pics d'éléments démontre un rapport atomique quantifié % de C à N à Pb 44.75(2.3):22.73(1.1):19.34(1) pour MAPbI3 et 47,71 (2,3):27,34 (1,3):20,15 (1) pour FA0,1 MA0.9PbI3 pérovskite [28].

Mesure XPS pour les éléments pour MAPbI3 et FA0.1 MA0.9 PbI3 films pérovskites. Carbone (a , c ). Azote (b , d )

La technique de microscopie à force de sonde Kelvin (KPFM) a été utilisée pour analyser davantage le film de pérovskite, qui mesure la différence de potentiel de contact (CPD) entre la pointe et la surface de l'échantillon en dessous [14, 23]. La rugosité de surface est remarquablement diminuée de 20,488 à 4,778 nm avec l'incorporation de FA dans MAPbI3 pérovskite, comme le montrent les images topographiques de la Fig. 5a, d. Cela révèle en outre la morphologie compacte et lisse du film de pérovskite avec dopage FA. La morphologie de surface des films de pérovskite standard et modifiés en trois dimensions (3D) est illustrée aux figures 5b et e, respectivement. Les images de potentiel de surface sont représentées sur la figure 5c, f, et les images 3D sont représentées sur les informations supplémentaires de la figure S3 (b &c). Il est clair que FA0.1 MA0.9 PbI3 le film montre une distribution potentielle plus homogène que MAPbI3 film, indiquant moins de défauts de surface à la surface de FA0.1 MA0.9 PbI3 film. Pendant ce temps, la FA0.1 MA0.9 PbI3 Le film démontre un potentiel de surface plus élevé aux joints de grains que le film de pérovskite standard, ce qui réduira la probabilité de piégeage et de recombinaison des porteurs minoritaires et stipule le chemin actuel pour que les porteurs minoritaires atteignent les contacts sélectifs correspondants. Ici, cela améliorera les performances globales des PSC en direction d'un meilleur transport de charge avec une recombinaison supprimée.

Images topographiques (a , d ), images topographiques 3D (b , e ), et des images de potentiel de surface (c , f ) de MAPbI3 film et FA0.1 MA0.9 PbI3 film

Images SEM en coupe de MAPbI3 film et FA0.1 MA0.9 PbI3 film sont montrés dans la Fig. 6a, b. Ces films de pérovskite sont fabriqués sur le dessus de SnO2 ETL. On voit clairement que l'interface ETL/pérovskite est grandement améliorée avec l'incorporation de FA dans la pérovskite. On peut aussi voir que FA0.1 MA0.9 PbI3 le film est beaucoup plus compact et lisse que MAPbI3 film. Ces améliorations favorisent une extraction efficace des porteuses aux interfaces. Les spectres d'absorption ultraviolet-visible (UV-Vis) ont été mesurés pour analyser les caractéristiques d'absorption des films de pérovskite, comme le montre la figure 6c. FA0.1 MA0.9 PbI3 le film montre des intensités d'absorption légèrement plus élevées que le MAPbI3 film. Les valeurs de bande interdite ont été calculées à l'aide des spectres de tracé Tauc indiqués dans S4 a et S4b, qui sont de 1,58  eV pour MAPbI3 et 1.54 eV pour FA0.1 MA0.9 PbI3 , démontrant que la faible incorporation de cations FAI dans la matrice du réseau MAI réduit la bande interdite. La bande interdite réduite est bénéfique pour développer des cellules solaires à pérovskite à haut rendement.

Images en coupe de MAPbI3 (un ) et FA0.1 MA0.9 PbI3 (b ) films sur le dessus d'ETL/ITO et les spectres d'absorption (c ) des films pérovskites

Les PSC basés sur MAPbI3 (PSC standard) et FA0.1 MA0.9 PbI3 (PSC modifié) sont construits avec la structure ITO/SnO2 /pérovskite/Spiro-OMeTAD/Au. Les courbes densité de courant-tension (J-V) sont représentées sur la figure 7a, et les paramètres photovoltaïques correspondants sont répertoriés dans le tableau 1. Il est clair que la densité de courant de court-circuit (JSC ) des PSC modifiés est évidemment supérieur à celui des PSC standard, ce qui entraîne une augmentation significative de l'efficacité des dispositifs. Le PCE maximum des PSC modifiés est de 22,02 % avec une tension en circuit ouvert (V OC ) de 1.13 V, J SC de 25,87 mAcm −2 , et un facteur de remplissage (FF) de 0,75. Les améliorations remarquables de J SC et PCE des PSC modifiés basés sur FA0.1 MA0.9 PbI3 impliquent fortement une amélioration de la collecte des porteurs. En raison des caractéristiques de surface compactes et lisses de FA0.1 MA0.9 PbI3 les films avec une grande taille de grain et une meilleure cristallinité, l'extraction et le transport de charges sont permis avec une perte minimale induite par les processus de recombinaison. Par conséquent, J SC est considérablement augmenté, et, en attendant, V OC est également amélioré. L'augmentation du J SC est également partiellement contribué par la bande interdite réduite et l'absorption améliorée dans FA0.1 MA0.9 PbI3 film (comme le révèlent les caractéristiques d'absorption illustrées sur la figure 6c). Pour explorer davantage l'effet de FA dans MAPbI3 , nous avons également utilisé différents ratios de FA (5-20 %), et les performances résultantes de l'appareil des PSC correspondantes sont illustrées à la figure S5 et au tableau S2. L'incorporation de FA dans la pérovskite avec un rapport molaire de 5 à 20% augmente J SC et PCE, atteignant la haute efficacité des PSC modifiés. Les meilleures valeurs des performances de l'appareil sont obtenues à condition d'utiliser FA0.1 MA0.9 PbI3 .

Courbes J-V (a ), dV /dJ contre (J SC + J ) −1 tracés avec courbe d'ajustement linéaire (b ), et ln (J SC + J ) vs (VR S J ) avec des courbes d'ajustement linéaire pour les PSC basées sur MAPbI3 et FA0.1 MA0.9 PbI3 (c ). Spectres EQE correspondants pour la pérovskite modifiée par rapport aux PSC standard (d )

Pour étudier les mécanismes sous-jacents des performances remarquablement améliorées de l'appareil avec la petite incorporation de FA, les paramètres de résistance en série (R S ) et la densité de courant saturable inverse (J 0 ) ont été caractérisés [29, 30]. Les caractéristiques J-V sont indiquées par :

$$ J={J}_{\mathrm{ph}}-{J}_0\left[\exp \left(\frac{e\left(V+ AJ{R}_S\right)}{m{K} _{\beta }T}\right)-1\right]-\frac{V+J{R}_S}{R_{\mathrm{SH}}} $$ (1)

J est le courant traversant la charge externe, J ph est la densité de photocourant générée par une diode, A est la zone de l'appareil, R SH est la résistance shunt, m fait référence au facteur d'idéalité de la jonction pn, K β est la constante de Boltzman, et T et e sont respectivement la température et la charge électronique [31, 32]. Pour une condition idéale (R SH est assez grand) [33, 34], Eq. 1 peut s'écrire :

$$ \frac{dV}{dJ}=\frac{A{K}_{\beta }T}{e}{\left({J}_{\mathrm{ph}}+J\right)}^ {-1}+{R}_S $$ (2) $$ \ln \left({J}_{\mathrm{SC}}+J\right)=\frac{e}{A{K}_{ \beta }T}\gauche(V-{R}_S\ J\droit)+\ln {\mathrm{J}}_0 $$ (3)

R S peut être obtenu auprès du –dV /dJ vs (J SCJ ) −1 tracés sur la Fig. 7b avec une courbe d'ajustement linéaire conformément à l'Eq. 2, qui mesurent 4,8 Ω cm 2 et 2,3 Ω cm 2 pour PSC standard avec MAPbI3 et PSC modifié avec FA0.1 MA0.9 PbI3 , respectivement. Cette diminution de R S pour le PSC modifié indique un meilleur transport de transporteur et contribue à la haute J SC . J 0 déterminé à partir de ln (J SC + J ) vs (VR S J ) des tracés de la figure 7c est de 1,43 × 10 −2 , et 1,16 × 10 −5 mAcm −2 pour MAPbI3 et FA0.1 MA0.9 PbI3 PSC, respectivement. Un J plus petit 0 indique une recombinaison inférieure, et donc, V OC des PSC modifiés est amélioré. La recombinaison réduite par l'incorporation de FA est également conforme à la mesure KPFM. De plus, l'efficacité quantique externe croisée (EQE) a été calculée, où de larges photoréponses avec des valeurs élevées sont obtenues ; les densités de courant intégrées calculées (J SC ) sont de 24,88 mAcm −2 et 20,25 mAcm −2 pour les meilleurs appareils modifiés et standard, respectivement, comme le montre la figure 7d qui est cohérent avec le J SC valeur calculée à partir du test J-V.

En général, EIS est un outil approprié pour analyser le processus électrique interne des PSC. Ici, les EIS ont été réalisées en tant que fonction de tension. Les données obtenues ont été ajustées avec ZView en utilisant un circuit équivalent approprié, comme le montre la figure 8a. La résistance de recombinaison (R rec) de chaque cellule solaire à pérovskite est calculé à partir du diamètre du demi-cercle. On voit clairement que R rec de pérovskite modifié solaire augmenté avec la petite incorporation de FA dans MAPbI3 ce qui indique la diminution significative de la recombinaison indésirable et en retour abaisse la densité de défauts des PSC.

Spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) Diagramme de Nyquist pour la pérovskite modifiée en comparaison avec les PSC standard (a ). PCE normalisés en fonction du temps des PSC standard et modifiés (b )

La figure 8b montre que le PSC modifié avec FA0.1 MA0.9 PbI3 conserve sa valeur d'origine jusqu'à 80 % même après 800 h, tandis que le PSC standard avec MAPbI3 ne conserve que moins de 60 % de sa valeur d'origine. La stabilité améliorée du PSC avec FA0.1 MA0.9 PbI3 est en corrélation avec la haute qualité du FA0.1 MA0.9 PbI3 film pérovskite. Les problèmes de stabilité de l'appareil des PSC ont également été caractérisés à différents intervalles de temps dans des conditions ambiantes.

Afin de confirmer la répétabilité des PSC, la performance moyenne des deux MAPbI3 et FA0.1 MA0.9 PbI3 Les PSC moyennés à partir de plus de 40 appareils sont présentés dans le tableau 1, et les statistiques des paramètres photovoltaïques sont présentées dans les figures 9a–d. On peut voir que dans les PSC avec FA0.1 MA0.9 PbI3 , la performance moyenne est aussi évidemment supérieure aux PSC avec MAPbI3 et montre une meilleure reproductibilité.

Statistiques de V OC , FF PCE et J SC de plus de 40 appareils pour chaque type de PSC (ad )

Détails expérimentaux

Matériaux et méthodes

CH3 NH3 Moi, PbI2 , CH (NH2 )2 , et Spiro-OMeTAD ont été achetés auprès de Xi'an Polymer Light Technology Corp. SnO2 a été acheté à Alfa Aesar. La solution précurseur de FAx MA1-x PbI3 était composé de PbI2 , CH3 NH3 I, et CH (NH2 )2 agité dans un mélange de diméthylformamide (DMF) et de diméthylsulfoxyde (DMSO) (9:1, vol/vol) pendant une nuit. La concentration de FA0.1 MA0.9 PbI3 solution de précurseur était de 0,3 µmol/ml. Les substrats revêtus d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) ont une résistance de couche de 15 /□. Tous les matériaux ont été utilisés directement sans autre purification.

Fabrication d'appareils

Tous les PSC ont été fabriqués sur des substrats de verre ITO. SnO2 a été déposé sur le substrat ITO pré-nettoyé en tant que couche de transport d'électrons (ETL). Des couches de pérovskite ont été déposées dans le N2 -Boîte à gants remplie à 5000 rpm pendant 35 s. À 29 s avant l'arrêt du revêtement par centrifugation, le toluène antisolvant a été déposé sur le substrat. Après cela, le substrat a été transféré au palais chaud pour un recuit pendant 8 min à 80 °C puis pendant 10 min à 120 °C. Après refroidissement, le matériau de transport de trous Spiro-OMeTAD a été déposé sur le dessus de la couche de pérovskite par centrifugation à 3000 rpm pendant 30 s. Une fois le revêtement par centrifugation de toutes les couches terminé, les échantillons ont été conservés hors de la boîte à gants pendant la nuit pour un meilleur processus d'oxydation. Enfin, 80 nm d'or (Au) a été déposé par évaporation thermique sous 4 × 10 −4 Pa conditions de vide pour compléter la structure de l'appareil.

Caractérisation de l'appareil

La caractérisation courant-tension a été réalisée avec un compteur de source numérique (Keithley modèle 2400) à AM 1.5G à 100 mW cm −2 . Des mesures au microscope électronique à balayage (MEB) ont été effectuées par 4800. Les diagrammes de diffraction des rayons X (XRD) ont été collectés avec un diffractomètre à poudre à rayons X D/max 2200 V avec un rayonnement Cu Kα (λ =1,540 A). Des mesures de microscopie à force de sonde Kelvin (KPFM) ont été prises à l'aide du MFP-3D infinity d'Asylum Research. Toutes les caractérisations ont été réalisées sous une exposition constante aux conditions ambiantes et sans encapsulation de l'appareil.

Conclusion

Dans notre travail, une quantité précisément faible de cations FA est introduite dans les cations MA de la norme MAPbI3 à base de pérovskite pour améliorer la qualité du film en termes de douceur et de cristallinité avec une couverture totale de la surface. Le PCE remarquable de 22,02 % et le J considérablement amélioré SC a été obtenu des PSC sur la base de FA0.1 MA0.9 PbI3 pérovskite. De plus, l'amélioration de V OC en conséquence d'une recombinaison réduite des porteurs est également obtenue. Ces résultats révèlent que des PSC à haute efficacité avec une stabilité supérieure peuvent être fabriqués avec une répétabilité basée sur le film de pérovskite compact et lisse avec une cristallinité améliorée permise par l'incorporation d'une petite valeur de cations FAI dans MAPbI3 .

Disponibilité des données et des matériaux

Les ensembles de données soutenant les résultats de cet article sont inclus dans l'article.

Abréviations

PSC :

Cellule solaire pérovskite

SEM :

Microscopie électronique à balayage

XRD :

Diffraction des rayons X

FWHM :

Pleine largeur et demi maximum

PL :

Photoluminescence

TRPL :

Photoluminescence résolue en temps

KPFM :

Microscopie à force de sonde Kelvin

EIS :

Spectroscopie d'impédance électrochimique


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