Questo protocollo è fondamentale per l'utilizzo del metodo FIRA per l'elaborazione di celle solari perovskite a film sottile. Il vantaggio principale di questo protocollo sono il tempo di ricottura rapida, l'eco-compatibilità e la riproducibilità dell'elaborazione a film sottile. Questo metodo è stato sviluppato per la cella solare perovskite a film sottile.
Tuttavia, può essere espanso per il rivestimento a film sottile di materiali morbidi e duri. Per programmare il ciclo di ricottura, collegare prima il forno FIRA a un computer e selezionare la modalità PID. Verificare che la tabella sia selezionata con una base di tempo più lunga della durata totale dei processi di ricottura e raffreddamento.
Dopo aver impostando gli orari in cui le lampade devono essere accese e spente, fare clic sul tavolo START per eseguire il ciclo. Per preparare uno spin-coat a strato di biossido di titanio mesoporous 50 microlitri di una soluzione mesoporosa di biossido di titanio a 4.000 giri al minuto per 10 secondi con una velocità di accelerazione di 1200 giri al minuto, quindi aprire la valvola dell'aria di ingresso del gas. Programmare un ciclo di ricottura di 1200 secondi a 550 gradi Celsius e posizionare i substrati nel forno FIRA.
Avviare il processo di ricottura in modalità PID per ottenere uno strato da 150 a 200 nanometri. Al momento opportuno, fare clic su STOP table per interrompere la ricottura, quindi rimuovere i campioni quando la temperatura del forno raggiunge i 25 gradi Celsius. Per preparare uno strato di perovskite, programma prima una fase di ricottura di 1,6 secondi in modalità full power, spin-coat 40 microlitri di soluzione di perovskite sul substrato a 4.000 giri al minuto per 10 secondi e trasferisci il substrato al forno.
Quindi avviare il processo di ricottura. Alla fine del ciclo, la superficie del substrato dovrebbe passare dal giallo al nero. Lasciare i campioni nel forno per altri cinque secondi per il raffreddamento prima della rimozione.
Quindi fare clic con il pulsante destro del mouse sul profilo di temperatura per scaricarlo come file txt o xlsx. Per valutare il film sottile, immagini il substrato su un microscopio ottico dotato di una sorgente luminosa allo xeno e obiettivi 10X e 50X infinitamente corretti e registra contemporaneamente gli spettri assorbenti con una fibra ottica integrata nel microscopio allestita e collegata a uno spettrometro. L'eliminazione dell'antisolvente e la riduzione dei tempi di ricottura riducono significativamente i costi energetici e finanziari.
La valutazione del ciclo di vita del processo di sintesi della perovskite mostra che FIRA presenta solo l'8% dell'impatto ambientale e il 2% del costo di fabbricazione del metodo antisolvente. Inoltre, FIRA è compatibile con substrati di area flessibili e di grandi dimensioni. L'analisi della diffrazione dei raggi X ha rivelato i confini delle quattro distinte fasi di perovskite osservate sulla base di varie caratterizzazioni sperimentali.
Un altro vantaggio è la raccolta dei dati e lo screening dei materiali. Ad esempio, si possono osservare il profilo di temperatura e il modello di diffrazione dei raggi X per uno strato mesoscopico di biossido di titanio ricotto con un ciclo FIRA di 10, 15 secondi dopo, 45 secondi di disarticolamento degli impulsi. Il forno FIRA può raggiungere circa 500 gradi Celsius consentendo di centrare lo strato di biossido di titanio in soli 10 minuti, molto più corto rispetto ai metodi convenzionali.
L'imaging al microscopio elettronico a scansione della pellicola risultante mostra che i dispositivi fabbricati sono simili a quelli realizzati tramite metodi tradizionali con strati di spessore e morfologia simili. I dispositivi di processo FIRA dimostrano prestazioni eccellenti, con il dispositivo campione che mostra efficienze di conversione di potenza, fattori di riempimento, tensioni a circuito aperto e correnti fotografiche di cortocircuito simili a dispositivi fabbricati con il metodo antisolvente, dimostrando che FIRA è un promettente metodo di elaborazione alternativo per le celle solari perovskite. Il metodo FIRA è una potente tecnica per l'elaborazione delle celle solari perovskite e ci offre un'opportunità unica per la raccolta dei dati e lo screening dei materiali.
