Dieses Protokoll ist der Schlüssel für die Verwendung der FIRA-Methode zur Verarbeitung von Dünnschicht-Perowskit-Solarzellen. Der Hauptvorteil dieses Protokolls sind die schnelle Glühzeit, die Umweltfreundlichkeit und die Reproduzierbarkeit der Dünnschichtverarbeitung. Diese Methode wurde für Dünnschichtperowskit-Solarzellen entwickelt.
Es kann jedoch für Dünnschichtbeschichtungen weicher und harter Materialien erweitert werden. Um den Glühzyklus zu programmieren, schließen Sie zuerst den FIRA-Ofen an einen Computer an und wählen Sie den PID-Modus aus. Vergewissern Sie sich, dass die Tabelle mit einer Zeitbasis ausgewählt ist, die länger ist als die Gesamtdauer der Glüh- und Kühlprozesse.
Nachdem Sie die Zeiten, zu denen die Lampen ein- und ausgeschaltet sein sollen, gesetzt haben, klicken Sie auf START-Tabelle, um den Zyklus auszuführen. Um eine mesoporöse Titandioxidschicht Spin-Coat 50 Mikroliter einer mesoporösen Titandioxid-Lösung bei 4.000 Umdrehungen pro Minute für 10 Sekunden mit einer Beschleunigungsgeschwindigkeit von 1200 Umdrehungen pro Minute vorzubereiten, öffnen Sie dann das Gaseinlassluftventil. Programmieren Sie einen Glühzyklus von 1200 Sekunden bei 550 Grad Celsius und legen Sie die Substrate in den FIRA-Ofen.
Starten Sie den Glühprozess im PID-Modus, um eine Schicht von 150 bis 200 Nanometern zu erhalten. Klicken Sie zum entsprechenden Zeitpunkt auf STOP-Tabelle, um das Glühen zu stoppen, und entfernen Sie dann die Proben, wenn die Ofentemperatur 25 Grad Celsius erreicht. Um eine Perowskitschicht vorzubereiten, programmieren Sie zunächst einen Glühschritt von 1,6 Sekunden auf den Vollleistungsmodus, schichten Sie 40 Mikroliter Perowskitlösung auf dem Substrat bei 4.000 Umdrehungen pro Minute für 10 Sekunden und übertragen Sie das Substrat in den Ofen.
Starten Sie dann den Glühprozess. Am Ende des Zyklus sollte sich die Substratoberfläche von gelb zu schwarz drehen. Lassen Sie die Proben für weitere fünf Sekunden zum Abkühlen vor dem Abkühlen im Ofen.
Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste auf das Temperaturprofil, um es als txt- oder xlsx-Datei herunterzuladen. Zur Auswertung des Dünnfilms wird das Substrat auf einem optischen Mikroskop abgebildet, das mit einer Xenon-Lichtquelle ausgestattet ist und stufenlos 10X- und 50X-Objektive korrigiert, und gleichzeitig die absorbierenden Spektren mit einer in das Mikroskop integrierten und mit einem Spektrometer verbundenen optischen Faser aufzeichnen. Die Beseitigung des Insolvenzverwalters und die Reduzierung der Glühzeiten senken die energetischen und finanziellen Kosten erheblich.
Die Lebenszyklusbewertung des Perowskit-Syntheseprozesses zeigt, dass FIRA nur 8 % der Umweltauswirkungen und 2 % der Herstellungskosten der Antilösungsmittelmethode ausmachte. Darüber hinaus ist FIRA mit flexiblen und großflätschbaren Substraten kompatibel. Die Röntgenbeugungsanalyse ergab die Grenzen der vier unterschiedlichen Perowskitphasen, die auf der Grundlage verschiedener experimenteller Charakterisierungen beobachtet wurden.
Ein weiterer Vorteil ist die Datenerfassung und Materialprüfung. Beispielsweise können das Temperaturprofil und das Röntgenbeugungsmuster für eine mesoskopische Titandioxidschicht beobachtet werden, die mit einem FIRA-Zyklus von 10, 15 Sekunden geglüht wird, 45 Sekunden von Impulsen entfernt. Der FIRA-Ofen kann etwa 500 Grad Celsius erreichen, so dass die Titandioxidschicht in nur 10 Minuten zentriert werden kann, viel kürzer als bei herkömmlichen Methoden.
Die Rasterelektronenmikroskopie des resultierenden Films zeigt, dass die hergestellten Geräte denen vergleichbar sind, die mit herkömmlichen Methoden mit Schichten ähnlicher Dicke und Morphologie hergestellt werden. FIRA-Prozessgeräte weisen eine hervorragende Leistung auf, wobei das Champion-Gerät Leistungsumwandlungseffizienzen, Füllfaktoren, Leerlaufspannungen und Kurzschluss-Fotoströme zeigt, die Geräten ähnlich der Anti-Lösungsmittel-Methode ähneln, was zeigt, dass FIRA eine vielversprechende alternative Verarbeitungsmethode für Perowskit-Solarzellen ist. Die FIRA-Methode ist eine leistungsstarke Technik für die Perowskit-Solarzellenverarbeitung und bietet uns eine einzigartige Möglichkeit zur Datenerfassung und Materialprüfung.
