Yazarlar Proje PERO-BOOST (EFRE, proje kodu NW-1-1-040a) aracılığıyla Kuzey Ren-Vestfalya devlet tarafından mali destek kabul etmek istiyorum. Teşekkür 2 adımlı çözümün imalat ve karakterizasyonu ile yardım için Azar Jahanbakhsh ve Ines Schmidt (Köln ikisi Üniversitesi) gitmek işlenmiş Perovskite katmanları, Dr. Jürgen Schelter MAI malzeme sentezi için (Köln Üniversitesi) yanı sıra Prof . XRD ölçümleri için Dr. Riedl ve Neda Pourdavoud (Wuppertal hem Üniversitesi).

1. İTO Substratları Not: gelişmiş bir numunenin ve cihazların kısa devre yapmasını önlemek için, İTO kaplı cam substratlar litografi ve aşındırma kullanılarak şekillendirilebilir gerekir. Üst ve alt elektrot örtüşme üretilen güneş pillerinin etkin alanını tanımlar. <ol><li> 2.5 cm x 2.5 cm alt tabakalar elde etmek için, bir cam kesici ile indiyum kalay oksit (İTO) kaplanmış cam levha kesin. </li><li> bir İTO merkezinde dairesel şekilli bir etiket (çap = 1.6 cm) Tutkal substrat sahiptir. </li><li> 10 dakika boyunca 60 ° C&#39;de hidroklorik 1 M FeCl3 çözelti içinde alt tabakaların yerleştirerek İTO Etch. </li><li> kloroform, aseton ve ultrasonik bir banyo içinde sabun çözeltisi (% 2) ile alt-tabakalar bir sekans dahilinde temizleyin. </li><li> Bunun bir N2 akımı altında bir kez damıtılmış su ile daha fazla ve daha kuru bir durulayın. </li></ol> İTO Substratlar 2. ozonlama Not: Organik kirleri çıkarmak için, TO yüzeyler ozonlanmış gerekir ITO. Bu oksidik yüzey aktif hale gelir ve daha sonra tabakalar yeniden üretilebilir birikme için çok önemli olan alt-tabaka, bir ıslatma özelliklerine arttırır. <ol><li> Dağı İTO örnek tutucu yüzeylerde ve bir ozonlama odasına yerleştirin. </li><li> ozon üreten bir ultraviyole lambası (20 B) (atmosferik) oksijen altında 10 dakika için yanacaktır. </li></ol> Pedot 3. Biriktirme: PSS Delik toplama İletişim Not: poli (3,4-etilendioksitiyofen) -poli (sitiren) (PEDOT: PSS) bir film, ortam koşullarında (25 ila% 40 bağıl nem) altında sulu süspansiyondan, santrifüj yoluyla kaplama bırakılır. Bu katman bir delik toplama temas olarak kullanılan ve yüksek iş fonksiyonuna sahiptir, deliklerin azaltır ve cihazların artan tekrarlanabilirliği sebep olur. <ol><li> bir uçtan bir uca filtre edildikten sonra, PSS alt-tabaka üzerinde bir şırınga ile, su süspansiyonu (% 1.5): PEDOT 150 mcL0.45 um bir filtre öf. </li><li> 25 saniye için 2500 rpm bir dönme hızı ile Spin kat doğrudan 4000 dev / s, her bir ivme ile 5 saniye için 4.000 rpm&#39;de eklenmiştir. PSS filmler: Bu prosedür 40 ile 45 nm kalınlığında PEDOT yol açar. </li><li> termal hava 10 dakika süre ile 150 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde alt-tabakaların tavlanmasıyla filmden artık suyun ayrılması. </li></ol> Perovskit Katmanlar 4. Biriktirme Dikkat: Kurşun iyodür (PBI 2) insanlar için son derece toksiktir. Hatta küçük miktarlarda sinir, hematopoetik, böbrek ve karaciğer sistemleri için son derece tehlikelidir. dikkatle çözümler içeren kurşun anlaştım. NOT: Bu yazıda boyunca incelenen Perovskite filmler habercisi malzemesi olarak PBI 2 ve CH 3 NH 3 I (MAI) kullanılarak beş farklı yöntemlerle hazırlanır. Bozulmasını 15 önlemek için, film ve cihazlar ve bunların karakterizasyonu fabrikasyon b zorundaN 2 dolu torpido gözü (çözelti işleme) olarak inert atmosfer, örneğin altında gerçekleştirilen e veya vakum altında (buhar biriktirme). <ol><li> çözüm işleme <ol><li> arda tevdi <ol><li> Sıkma kaplayıcı ile yerleştirilmesidir ve bırak 150 uL substrat üzerine bir pipetle N, N-dimetilformamid, DMF (400 mg / ml) içinde çözüldü PBI 2. </li><li> 30 saniye süreyle 3,000 rpm&#39;de hemen Spin kat. </li><li> Mai Dip PBI 2 filmler izopropanol içinde çözülmüş 40 s veya kurutuldu PBI 2 filmi üzerine açılan MAI çözeltisi (10 mg / ml) ve 40 saniye boyunca orada bırakın. </li><li> substrat kapalı 30 saniye süreyle 3,000 rpm&#39;de MAI çözümü kalan Spin kat. </li><li> bir sıcak plaka üzerinde bir alt tabaka üzerinde 100 ° C&#39;de 15 dakika boyunca ısı. </li></ol></li><li> Co-çözüm: <ol><li> 250 mg bir konsantrasyonda bir ön-madde bir çözelti oluşturmak üzere, DMF (1 mol oranı ideal olarak 1) istenen oranda PBI 2 ve MAI hem çözündürülür/ Ml. </li><li> en az 5 saat süreyle 50 ° C&#39;de ön-madde çözeltisi ilave edin. </li><li> Ön ısıtma substratlar PEDOT kaplı: PSS 50 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde 5 dakika karıştırıldı. </li><li> tek bir cihaz serisi boyunca artan bir tekrarlanabilirlik garanti etmek için, eğirme perovskit tabakayla kaplanması sırasında sıkma kaplayıcı kabın içindeki çözücü (200 uL), küçük bir miktarda damlayan bir toluen atmosferi yaratır. </li><li> alt tabaka üzerinde (4.1.2.1 den), 150 uL ön bileşik çözeltisi yerleştirin. </li><li> Spin kat bu çözeltilerden 30 saniye süreyle 3,000 rpm&#39;de Perovskite katmanları. Sıkma kat alt-tabakasına başına perovskit malzemenin bir tabakası. </li><li> bir sıcak plaka üzerinde 110 ° C&#39;de 30 saniye için elde edilen perovskit katmanları ısıtın. </li></ol></li><li> Moleküllü katkı: <ol><li> Daha iyi bir film oluşumunu sağlamak için NH4CI (şekilde 4.1.2.1 açıklanmıştır) spin kaplama çözeltisi içinde (18-20 mg / ml) eş çözülür. daha önce olduğu gibi devam edin. NOT: Bu ko-böylece ilave bir alternatiftir4.1.2 den dökülmesinden. </li></ol></li></ol></li><li> vakumlu biriktirme <ol><li> Genel prosedür <ol><li> vakum sistemi içine temizlenmiş yüzeyler yükleyin ve tahliye. </li><li> 10 -7 mbar basınç buharlaştırma odasına transfer örnekleri ulaştı ve bir çekim ile buharlaştırma kaynaklardan kapalı kalkan sonra. </li><li> PBI 2 yaklaşık 330 ° C&#39;ye kadar ön-madde malzemeleri içerir ve MAI 140 ° C, iki ısı kaynaklarının. Odasındaki basınç nedeniyle MAI uçucu doğasına yaklaşık 10 -4 mbar artacak unutmayın. </li><li> Diğeri örnek konumunda iken bir kuvars kristali monitör (QCM) ile iki malzemeler için buharlaşma oranlarını kalibre yakın kaynak konumlandırılmış. Bir buharlaşma sıcaklığına malzemeyi ısıtın ve aynı anda iki QCMs gösterilen ilgili kalınlıkları yazınız. oranı ile takım faktörünü hesaplamakiki değerden. Kalınlık hesaplaması için kullanılacak 6.16 ve 1.23 g / cm -3 sırasıyla PBI 2 ve MAI için. </li></ol></li><li> Eş buharlaştırma <ol><li> Artan veya stoikiometrik doğru perovskit filmi elde etmek için kaynak sıcaklığı düşürülerek 2: yaklaşık 1 ila MAI PBI 2 oranları ayarlayın. </li><li> birikmesini başlatmak için numune önünde deklanşör açın. amaçlanan kalınlığı ulaşıldıktan sonra, kaynaklar ısıtma çekim ve dönüş kapatın. </li><li> Uçucu bileşikler ve tam film oluşumunu çıkarmak için vakum odası içinde 70 ° C&#39;de 1 saat boyunca filmler ısıtın. </li></ol></li><li> sıralı buharlaşma <ol><li> Buharlaşma (. Yaklaşık 100 ° C) noktasının altına tekrar MAI kaynağının sıcaklığını azaltın ve buharlaşma başlayana kadar PBI 2 kaynağı ısınır; Saf PBI 2 50 nm mevduat. </li><li> Daha sonra, PBI 2 soğumasınıKaynak ve benzer şekilde MAI 50 nm buharlaşır. Daha büyük kalınlıklarda yönelik adımlar 4.2.3.1 ve 4.2.3.2 alternatif tekrarlayın. </li><li> Uçucu bileşikler ve tam film oluşumunu çıkarmak için vakum odası içinde 70 ° C&#39;de 1 saat boyunca filmler ısıtın. </li></ol></li></ol></li></ol> 5. Solar Hücre hazırlanması <ol><li> 20 mg / mL&#39;lik bir konsantrasyonda klorobenzen akseptor fenil-Cı 60 -butirik asit metil ester (PC 60 BM) çözülür ve 50 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde, en az bir gün için karıştırılmıştır. </li><li> daha önce gösterildiği gibi perovskit tabaka (katkı ile birlikte çözüm süreci) hazırlayın (bakınız 4.1.3.). </li><li> Oda sıcaklığına kadar metal bir plaka üzerinde 30 saniye boyunca ısıtmalı Perovskite katmanları serinleyin. </li><li> Alt tabaka üzerinde 150 ul PC 60 BM çözüm yerleştirin </li><li> Spin kat PC 50 nm kalınlığında bir katman elde perovskit filmin üzerine 30 saniye süreyle 2000 rpm&#39;de 60 BM. </li><li> Tamamen kaplı yüzeylerde yerleştirinsırayla bir gölge maskesi ile örnek tutucu ve kapak aktif katmanları üst üste kişileri buharlaşmasına. </li><li> İTO anot temas kurmak için bir neşter ile temas birini Scratch. </li><li> katot üst temas birikimi için bir vakum odasına aktarın. </li><li> Bir kuartz kristal monitör ile ölçülen 0.5 Å / s oranı ile p = 3 x 10 -6 mbar maksimum basınçta Depozito 10 nm alüminyum. ilk 10 nm sonra hızı 100 nm tabaka kalınlığı elde edilene kadar 2.5 Å / s&#39;ye kadar artırılabilir. </li><li> -0.5 V 1.5 (adımlarla = 0.02 V) gerilim aralığında bir kaynağı ölçüm birimi kullanılarak güneş pillerinin gerilim (OG) ölçümlerinde karşı akım yoğunluğu gerçekleştirin. Hiçbir histerezis JV özellikleri görünen emin olmak için, yanı sıra 1.5 -0.5, V dan yanlılık süpürme yoluyla, hem de ters tarama yönünü ölçmek. bir güneş simülatörü (100 mW cm²) sertifikalı silikon fotodiyot kullanılarak kalibre kullanın. </li></ol&gt;

<ol>
	<li>Green, M. A., Ho-Baillie, A., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emergence+of+perovskite+solar+cells.">The emergence of perovskite solar cells.</a> Nat. Photonics. 8, 506-514 (2014).</li><li>Stoumpos, C. C., Malliakas, C. D., Kanatzidis, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconducting+Tin+and+Lead+Iodide+Perovskites+with+Organic+Cations:+Phase+Transitions,+High+Mobilities,+and+Near-Infrared+Photoluminescent+Properties.">Semiconducting Tin and Lead Iodide Perovskites with Organic Cations: Phase Transitions, High Mobilities, and Near-Infrared Photoluminescent Properties.</a> Inorg. Chem. 52, 9019-9038 (2013).</li><li>Saba, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlated+electron-hole+plasma+in+organometal+perovskites.">Correlated electron-hole plasma in organometal perovskites.</a> Nat. commun. 5, 5049 (2014).</li><li>Nie, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+solution-processed+perovskite+solar+cells+with+millimeter-scale+grains.">High-efficiency solution-processed perovskite solar cells with millimeter-scale grains.</a> Science. 347, 522-525 (2015).</li><li>Eperon, G. E., Burlakov, V. M., Docampo, P., Goriely, A., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+Control+for+High+Performance,+Solution-Processed+Planar+Heterojunction+Perovskite+Solar+Cells.">Morphological Control for High Performance, Solution-Processed Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells.</a> Adv. Funct. Mater. 24, 151-157 (2014).</li><li>Li, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+lead+acetate+sourced+planar+heterojunction+perovskite+solar+cells+with+enhanced+substrate+coverage+via+one-step+spin-coating.">Efficient lead acetate sourced planar heterojunction perovskite solar cells with enhanced substrate coverage via one-step spin-coating.</a> Org. Electron. 33, 194-200 (2016).</li><li>Zuo, C., Ding, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+80.11%+FF+record+achieved+for+perovskite+solar+cells+by+using+the+NH4Cl+additive.">An 80.11% FF record achieved for perovskite solar cells by using the NH4Cl additive.</a> Nanoscale. 6, 9935-9938 (2014).</li><li>EL-Henawey, M. I., Gebhardt, R., El-Tonsy, M. M., Chaudhary, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+solvent+vapor+treatment+of+the+lead+iodide+layer+in+the+two-step+sequential+deposition+of+CH3NH3PbI3-based+perovskite+solar+cells.">Organic solvent vapor treatment of the lead iodide layer in the two-step sequential deposition of CH3NH3PbI3-based perovskite solar cells.</a> J. Mater. Chem. A. , (2015).</li><li>Yang, L., Barrows, A. T., Lidzey, D. G., Wang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+and+challenges+of+organometal+halide+perovskite+solar+cells.">Recent progress and challenges of organometal halide perovskite solar cells.</a> Reports Prog. Phys. 79. 79, 026501 (2016).</li><li>Jeon, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compositional+engineering+of+perovskite+materials+for+high-performance+solar+cells.">Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells.</a> Nature. , (2015).</li><li>Im, S. H., Heo, J. -. H., Han, H. J., Kim, D., Ahn, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=18.1+%+hysteresis-less+inverted+CH3NH3PbI3+planar+perovskite+hybrid+solar+cells.">18.1 % hysteresis-less inverted CH3NH3PbI3 planar perovskite hybrid solar cells.</a> Energy Environ. Sci. , (2015).</li><li>Kim, B. -. S., Choi, M. -. H., Choi, M. -. S., Kim, J. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition-controlled+organometal+halide+perovskite+via+CH+3+NH+3+I+pressure+in+vacuum+co-deposition+process.">Composition-controlled organometal halide perovskite via CH 3 NH 3 I pressure in vacuum co-deposition process.</a> J. Mater. Chem. A. 4, 5663-5668 (2016).</li><li>Liu, M., Johnston, M. B., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+planar+heterojunction+perovskite+solar+cells+by+vapour+deposition.">Efficient planar heterojunction perovskite solar cells by vapour deposition.</a> Nature. 501, 395-398 (2013).</li><li>Chen, Q., Zhou, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controllable+Self-Induced+Passivation+of+Hybrid+Lead+Iodide+Perovskites+toward+High+Performance+Solar+Cells.">Controllable Self-Induced Passivation of Hybrid Lead Iodide Perovskites toward High Performance Solar Cells.</a> Nano Lett. 14, 4158-4163 (2014).</li><li>Yamamoto, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+mechanism+for+planar+heterojunction+perovskite+solar+cells.">Degradation mechanism for planar heterojunction perovskite solar cells.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 07, (2016).</li><li>Emara, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+Film+Stoichiometry+on+the+Ionization+Energy+and+Electronic+Structure+of+CH3NH3PbI3+Perovskites.">Impact of Film Stoichiometry on the Ionization Energy and Electronic Structure of CH3NH3PbI3 Perovskites.</a> Adv. Mater. 28, 553-559 (2016).</li><li>Olthof, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electronic+structure+of+hybrid+perovskite+layers+and+their+energetic+alignment+in+devices.">The electronic structure of hybrid perovskite layers and their energetic alignment in devices.</a> APL Mater. 4, 091502 (2016).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Biz işleme koşulları filmi morfolojisi ve film kapsama üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bu araştırma grupları bir sürü aynı Perovskite malzemeler için güneş pili performansı ve iyonizasyon potansiyeli ile ilgili farklı sonuçlar yayınlamak nedenidir. Tüm işlem adımları ve karakterizasyon yöntemleri nem bozulmasını önlemek için, durağan bir atmosfer (ya da vakum) altında gerçekleştirilebilir için yeniden üretilebilirlik sağlamak için, bu önemlidir. Ayrıca kullanılan bileşiklere saflığı ve satıcı önemli bir rol (değil burada incelenmiştir) oynarlar. Vakum Perovskite katmanlar yüksek kristalin uzun metrajlı film yatırılan olduğu açıktır; Bununla birlikte, karşılaştırmalı olarak, çözelti, işleme filmler yüksek bir verimle imal edilebilir. Habercisi çözeltisi içinde bir katkı ve spin kaplayıcı kapta toluen atmosferi olarak NH4CI kullanarak Çalışmamızda, en tekrarlanabilir ve pürüzsüz perovskit sağlanane filmler. Öte yandan, daldırma ve damla kaplama prosesleri oldukça sert yüzeyler yol ve daha fazla cihaz uygulaması için dikkate alınmamıştır. Son olarak, vakum işlenmiş tabakalar genel olarak daha küçük kristal boyutları (~ 100 nm) ama bütün film ve pürüzsüz yüzeyleri boyunca kapsama yüksek derecesi ile donatılmıştır. haberci oranı değişen örnek seriden, biz kompozisyon yanı sıra film oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu öğrendim. (Şekil 2) XRD bu katmanlar araştırılırken Ancak, tüm film, kristallik derecesi yüksek ve (110) ve (220), uçak temsil 14.11 ° ve 28.14 ° &#39;de yansımalar ile gösterilen benzer bir dörtgen bir kristal yapısını göstermektedir bazı ise katmanlar zayıf (002) görünüm ve (004) yansımalar tarafından görülebilir ki, biraz daha düzensiz görünüyordu. Bununla birlikte, XRD difraksiyon anlamlı genişletilmesi görülmektedir. Şaşırtıcı, 12.63 ° PBI 2 ayrı aşamadan hiçbir iz vardır<html> Hatta dahil PBI 2 büyük aşırı miktarlarda bulundu. Bu PBI 2 XRD ile saptanamayan kılan ayn bir faz ya nanokristal adalar ama seyreltik geçiş, AS dahil olduğunu gösterir. Bu nedenle, XRD kullanımı sınırlıdır. Öte yandan, XPS PBI 2 ya da (fabrikasyon yöntemine bağlı olarak) MAI ek miktarlarda film azot oranına yol değişimlerinden belirgin olarak mevcut olduğunu teyit etmektedir. Daha önce de belirtildiği gibi sırayla Bu geçiş filmin elektronik yapısı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Şimdi, UPS tarafından ortaya iyonizasyon enerjileri farklılıklar gözlenmesi ile XPS bulgularını birleştirerek, bu iki olguyu ilişkilendirmek için bize sağlar. Şekil 6, ölçülen IE değeri bu zarın bileşimi (azot oranına yol) &#39;in bir fonksiyonu olarak çizilir Birleştirilen grafiğini göstermektedir. Şekil 6 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 55084 / 55084fig6.jpg &quot;/&gt; Şekil 6: 40 perovskit fi LMS seti tam veri Çıkarılan ölçüm noktaları. (XPS ile belirlendiği gibi), azot içeriğine kurşun element oranı R exp iyonizasyon enerjisi Bağımlılığı; Düz çizgi verilerine doğrusal fi t ve kesikli çizgiler ± 0.12 eV standart sapmasını işaretleyin. En altta, fi t artıkları gösterilmiştir. Referans 16 izniyle. Telif hakkı 2015 Wiley-VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Biz bu iki değer arasında açık bir doğrusal ilişki bulmak. Bir PBI 2 zengin tabaka IE artarken bizim sonuçlarımız, bu nedenle, fazla MAI ile Perovskite filmi daha düşük IE sergilediğini göstermektedir. Biz 6.05 ± 0.10 eV bir IE bulmak5.4 eV genellikle geçme IE önemli ölçüde daha büyük bir R, Mdeney = 1, optimal mol oranı. biz farklı hazırlanmış Perovskite filmlerin çeşitli için bu değeri bulmak gibi bu tutarsızlık nedeniyle işlem koşulları olması muhtemel değildir. Nedeniyle burada kullanılan devletler eğimin doğrusal yoğunluğu yüksek okuma değerlerine neden verilerin değerlendirilmesi farklılıklardan ziyade. Bu konuda geniş bir tartışma referans 17 bulunabilir. Bunun değişen oranı ile EE bir kaydırma ama aktivasyon enerjisi sadece olduğu anlamına gelir, optik bu filmlerin bandaralıklı bir değişiklik (örneğin = 1.60 ± 0.02 eV, veriler gösterilmemiştir) bulmak dikkat etmek önemlidir (EA) aynı anda değiştirir. Maksimum güneş pili verimi literatüründe 14 hafif bulguları teyit% 9.6 bir güç dönüşüm verimliliği ile 1,02 mol oranı R (MAI için PBI 2) için tespit edildiPBI 2 zengin filmler tane sınırlarında PBI 2 tarafından perovskit filmin pasivasyon tarafından geliştirilmiş bir taşıyıcı davranışı bulunmaktadır. Artan PBI 2 içeriği ile 200 MeV tarafından açık devre geriliminin bir azalma bulunabilir. Perovskite malzemenin bandaralıklı hiçbir değişiklik, V OC azalma perovskitin ve PCBM arayüzünde fotovoltaik boşluğu eşzamanlı azalma değil yetersiz delik engelleme ile izah edilemez oluşur beri (IE PCBM = 6.2 eV) nedeniyle Perovskite IE artış. Eş zamanlı 0.8 0.7 R&gt; 1.05 düşüşler FF bu bulguları destekler mahiyettedir. Sonuç olarak, hazırlık çeşitli yöntemler tarafından yapılan Perovskite filmlerin kapsamlı bir çalışma sundu ve güçlü varyasyonlar film oluşumu, elektronik yapısı ve cihaz performansında meydana geldiğini gördük. Özellikle ilgi çekici MAI o kasıtlı katılmasıyla perovskitin IE ayarlamak için olasılıkr PBI roman cihaz mimarilerinde arayüz optimizasyonu için kullanılan 2 geçiş reklamları. Gelecekteki çalışmalar büyük cihaz alanlara doğru hedefliyoruz daha gelişmiş hazırlama teknikleri bakacağız. Bunlar doktor bıçaklama, püskürtme teknikleri ve şu anda COPT.centre (organik üretim teknolojileri için COPT = center) bizim tesisimizde yüklü büyük ölçekli baskı gibi yöntemler içerir.

İnce film fotovoltaik teknolojileri nedeniyle esnek yüzeylerde düşük malzeme tüketimi ve uygulanabilirliği güneş pili uygulamalarında araştırma önemli bir ilgi var. Özellikle, inorganik / organik halojenür perovskit malzemelerin yüksek verimliliklere gelen güneş pili cihazları uygun bir aktif tabakalar olduğu kanıtlanmıştır. Perovskit yüksek soğurma katsayısı 1, yüksek yük taşıyıcı mobilitesi 2, ve enerji 3 bağlayıcı düşük eksiton olarak avantajlı özelliklere sahiptir. Perovskit tabakaları çeşitli çözelti ya da kurşun (II) iyodit (PBI 2) ve metilamonyum iyodür (MAI) gibi düşük maliyetli ön-madde malzemeleri kullanılarak buhar fazlı göre üretim yöntemleri ile üretilebilir. Bu şekilde piyasada mevcut silikon güneş hücreleri ile karşılaştırıldığında düşük üretim sıcaklıkları kullanılarak yüksek kristal filmlerin kolay hazırlanmasını sağlar. Bu Sho olmuşturo exciton difüzyon uzunluğu ve yük taşıyıcı hareketlilik etkiler olarak wn o birkaç parametre, perovskit güneş pilleri, en önemlisi filmin morfolojisi performansı üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Nie ve ark. göstermiştir ki, perovskit filmlerin morfolojisi iyileştirilmesi kapsamı ve ortalama kristal boyutu, güneş pili performans artışı 4, 5 gözeterek. Morfolojisi (örneğin kurşun asetat 6 kullanılması), (II) molekül katkı 7, çözücü, (iii) bir seçim, (NH4CI) gibi (IV) &#39;ün termal ön-madde malzemesi (I)&#39; in tercih etkilendiği gösterilmiştir ve hazırlama yöntemi 9, özellikle (h) bir seçim (tolüen ya da klorobenzen 8) gibi bir çözücü atmosferi altında tavlama. % 17 4 aşan etkinliklerine sahip olan güneş hücreleri tek aşamalı ya da iki aşamalı bir iplik kaplama sonuç gibi solüsyon bazlı işlemler &lt;/ sup&gt;, 10, vakum tevdi Perovskite güneş hücreleri iken 11, 12% 15,4 13 verimlilik elde. Perovskit tabakalar bu aşırı PBI 2 bağlı tane sınırlarında 14 de PBI 2 ile perovskit filmin pasifleştirilmesi tarafından geliştirilmiş bir taşıyıcı dengesi solar hücre performansı için avantajlıdır gösterilmiştir. Ancak, küçük iş perovskit film malzemelerinin üzerinde stokiyometri etkilerinin rolünü anlamak için yapılmıştır. Bu yazıda farklı hazırlanmış Perovskite filmlerin geniş bir yelpazede kapsamlı bir çalışma sunmak ve göstermek nasıl hazırlama yöntemleri ve haberci stokiyometrisi etkisi morfolojisi, kristal yapı, durum yoğunluğu, filmin bileşimi ve güneş pili performansı. Bütünsel bir bakış characteri film fabrikasyon arasında değişen sunulmuşturCihaz performansı kıymetleştirme tüm yol.

<table><tbody><tr><td>ITO</td><td>Rose</td><td></td><td>&amp;lt; 15 &amp;Omega;/sq</td></tr><tr><td>PEDOT:PSS</td><td>Heraeus Clevios</td><td>P VP .Al&amp;nbsp; 4083</td><td></td></tr><tr><td>MAI</td><td></td><td></td><td>Synthesized as found in literature</td></tr><tr><td>PbI&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Alfa Aesar</td><td>44314</td><td>99.999% trace metals basis, -10 mesh beads</td></tr><tr><td>NH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;Cl</td><td>Suprapure</td><td>101143</td><td>99.995%</td></tr><tr><td>PCBM</td><td>Nano C</td><td></td><td>99.9%</td></tr><tr><td>Chlorobenzene</td><td>Sigma Aldrich</td><td>270644</td><td>Chromasolv for HPLC (99.9%)</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N&lt;/em&gt;-Dimethylformamide</td><td>Acros Chemicals</td><td>&amp;nbsp;348430010</td><td>Extra dry, stored over molecular sieves (99.8%)</td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td>anhydrous</td></tr></tbody></table>

influence of hybrid perovskite fabrication methods on film formation, electronic structure, and solar cell performance

Hibrid organik / inorganik halide perovskit son zamanlarda diğer ince film cihaz teknolojileri aşan cihaz verimliliği elde etmek için potansiyeli olan, güneş pili uygulamaları alanında büyük ilgi bir konu olmuştur. Bununla birlikte, cihaz, verimlilik ve fiziksel özellikleri büyük değişiklikler bildirilmiştir. Bu yeterince şimdiye kadar araştırılmamıştır filmin işlenmesi sırasında kasıtsız varyasyonları, kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, gösterdiğimiz CH3 NH3 PBI 3 perovskit çok sayıda morfolojik ve elektronik yapı kapsamlı bir çalışma yürüttüler kadar hazırlama yöntemi olarak başlangıç maddeleri metilamonyum iyodür ve kurşun (II) iyodit darbe özellikleri gibi karışım oranı film oluşumu, kristal yapısı, durum yoğunluğu, enerji seviyeleri ve sonuçta güneş pili performansı.

Perovskite filmler için farklı üretim yöntemleri üzerinde bütünsel bir görünüm elde etmek için, yapısal, elektronik ve cihaz karakterizasyonu birleştirmek için önemlidir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) morfolojisinin iyi bir izlenim verir. Bu nedenle, farklı üretim yöntemleri ile üretilen filmler incelenmiştir. Perovskit ince filmlerin bir Örnek alt filmi morfolojisine hazırlama yönteminin önemli bir etkiye görselleştirir Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. İdeal olarak, pürüzsüz ve iğne deliği dahi film cihazları için arzu edilir. Görüldüğü gibi, bu katkı NH4CI ve tolüen atmosfer ile birlikte çözelti hazırlanır, buhar biriktirilmiş filmler (F, G), daldırma ile kaplanmış olanlar (d, e) ve filmler için geçerlidir (a1 1.4 0.6 MAI için PBI 2 değişen bir oran R ile A5) için. Buna karşılık, sinema witho<html> UT katkı (h), hem de dip kaplı (d, e) ve açılan kaplanmış olanlar (B, C) büyük boşluklar, yapılar gibi iğne veya geniş yüzey pürüzlülüğü gösterir ve bu nedenle cihaz uygulamaları için yararlı değildir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55084/55084fig1.jpg" /> Şekil 1: Farklı işleme yöntemleri ile hazırlanan Perovskite filmlerin SEM görüntüleri. (A1 - A5) MAI (R) 40 s yükleme süresi ile, (B) damla kaplama, (c) PBI 2 farklı oranda katkı ve toluen atmosferi Co-çözeltisi damla kaplama 120 s yükleme süresi ( katkı olmadan d) daldırma kaplama (10 s yükleme süresi), (e) daldırma kaplama (3,600 s yükleme süresi), (f) co-buharlaşma, (g) sıralı buharlaşma, (h) eş-çözüm. Ölçek çubukları 1 um&#39;lik bir uzunluk gösterir.tp_upload / 55084 / 55084fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. Son olarak, Şekil katkı ve toluen atmosferi ile birlikte çözüm hazırlık kullanarak 1.4 0.6 den MAI için PBI 2 oranı R karıştırma 1 a1-a5 gösterisi varyasyonları. Burada da farklı film morfolojileri görünür yüzey kapsama ve kristal boyutu gösterisinde varyasyonları. SEM ince filmlerin morfolojisi ve kapsama görselleştirmek için ve film pürüzlülüğüne bir izlenim almak için iyi bir aracı olmasına rağmen, ancak hiçbir yapısal bilgiler verilmiştir. Bu nedenle, daha perovskit filmler karakterize etmek amacıyla, X-ışını difraksiyonu (XRD) kullanılmıştır. Bir Cu Ka radyasyonu kullanan Bu teknik ile α anot (λ = 1.54056 A), 10 ila 2θ aralığında kristal fazlar<html> 6; ve 40 ° (0.00836 ° adım boyutu) takip ve karakterize edilmiştir. Birçok yayında XRD Perovskite filmlerin kalitesini belirlemek için kullanılır. Şekil 2, MAI PBI 2 altı farklı karıştırma oranlarına sahip örneklerin bir alt XRD ölçümleri gösterir, ve bu nedenle Şekil 1A1-A5 SEM görüntüleri karşılık gelir. Buna ek olarak, saf PBI 2 spektrum gösterilmiştir. Bu, bu tür PBI 2 ve MAI ek fazların dahil, yani farklı evrelerinde ortaya, gibi perovskit tabakaların kalitesine habercisi çözümün sitokiyometriye etkisi, incelenmiştir. spektrumları bir dörtgen kristal yapısını göstermektedir, ve yansımaları karşılık gelen kristal düzlemleri ile endekslidir. Şaşırtıcı bir şekilde, MAI ya PBI 2 ilave fazlar dışı stoikiometrik filmler gözlenmiştir. nt &quot;&gt; <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55084/55084fig2.jpg" /> Şekil 2: XRD Saf PBI 2 paterni gibi öncüleri (sağdaki sayılar tarafından verilen oranlar) çeşitli mol oranları kullanılarak (NH4CI ve tolüen atmosfer ile birlikte) çözeltisi bir yöntemle hazırlanabilir perovskit örnekleri. karşılaştırılabilirlik için, eğriler 14.11 ° zirve normalize ve dikey kaydırılır. Referans 16 izniyle. Telif hakkı 2015 Wiley-VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> XRD filmin yapısına ilişkin bilgi vermedi gibi X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) doğrudan filmin stokiyometrisinden ölçebilir, hangi kullanılır. Bu ölçüm için bir Mg K α uyarım kaynağı (hv bağıntısı = 1252,6 eV) 10 eV (Enerji çözünürlük = 800 meV) bir geçiş enerjisi kullanılır. bağıl duyarlılık faktörleri (RSF) her biri tek tek ölçülmüş eleman için dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, şekilde ölçüm sisteminin RSFs (Mg K α kaynağı, X-ışını kaynağı ve analiz cihazı 50.0 ° arasındaki açı) kalibre etmek için önemlidir. Bu tris- (4-iodphenyl) -amin (Cı 18 saat 12 ± 3 N) iyot tepe kalibre küçük moleküllerden oluşan bir dizi kullanılabilir ve PBI 2 üzerinden Pb kalibre edilir. Karbon bir RSF (C1S) = 1 gibi bir referans olarak kullanılmıştır, bu nedenle, ayrı elemanlar için RSF faktörler; RSF (N1s) = 1.8, RSF (I3D 5/2) = 32.8 ve RSF (Pb4f 7/2) = 16.5. Şekil 3 üst alt resimde gösterilen karakteristik çekirdek seviye zirveleri ile bir buhar tevdi filmin temsili bir XPS spektrumunu gösterir. Alt subfigures I3D 5/2 (619,6 eV), N1s (402.7 eV), C1S (286.6eV) ve Pb4f 7/2 (138.6 eV) zirveleri gösterilmiştir. Tüm sinyaller sadece ancak uyanma tepe ve bu nedenle gerçek bir ek bağlanma durumuna ilgili olmayan yüksek bağlanma enerjileri küçük bir özellik genellikle gözlenen iyot durumunda, tek bir karışık Gauss / Lorentz zirve ile takılabilir. Biz sinyal yoğunluğu üzerinde entegre ve kendi RSF 16 bunu normalize ederek tüm hazırlanan Perovskite katmanlarının göreceli filmi bileşimini elde edebiliyoruz. N: Pb: filmlerin bazılarında, büyük sapmalar ideal bir filmi stoikiometri C bulundu I 1: 1: 1: 3; Örneğin 0,4 bir d 1.5 arasında değişmektedir azot oranı kurşun. Bu ko-buharlaşma kontrol etmek ve çoğaltmak zor buhar yatırılan filmler, özellikle geçerliydi. belirlenen çözelti, işleme numuneler için, diğer taraftan, mevcut ve ön-karışım oranları son filmi bileşimi ile çok iyi kabul amaçlananXPS. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/55084/55084fig3.jpg" /> Şekil 3: Temsilci XPS spektrumları. Tam XPS tarama gösterilir yukarıda, yakın çekim altında entegre zirveleri ölçümleri gösterilmektedir XPS. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Film bileşiminde bu farklılıklar ülkelerin yoğunluğunu nasıl etkilediğini araştırmak için, biz UV fotoelektron spektroskopisi (UPS) döndü. Bir helyum deşarj lambası KGK ölçümlerini gerçekleştirmek için (21.22 eV O I, örnek önyargı -8 V) 2 eV geçiş enerjisi ile kullanılan ve (Fermi kenar genişliği belirlenir) 110 meV enerji çözünürlüğü. Edilir Tüm örnekler için, tam spektrum, ilk önce, sinyal gürültü oranını artırmak için daha yüksek analiz açıklık kullanılarak ölçülmüştür bir yüksek çözünürlüklü tarama ayrıntılı<html> VB bölge gerçekleştirildi. UPS spektrumları, özellikle VB bölgesi taramada, polikromatik O radyasyondan elde uydu tepe noktaları veri analizi sırasında sayısal düzeltildi. Şekil 4, hem eş-ve ardışık buharlaşma (açık kırmızı) yanı sıra farklı çözüm işleme (koyu kırmızı) yöntemlerini kapsayan, incelenen tüm örneklerin tam veri kümesi UPS eğrilerini göstermektedir. Biz sadece iyonizasyon enerjileri (IE) önemli değişimleri Şekil 4 sol arsa yüksek bağlanma enerjisi kesme pozisyonu değişimlerinden önemli gözlenir olduğunu vurgulamak istiyorum. Bu değişiklikler işleme ve film yapısındaki değişimlerden getirdiği ve 5.67 ile 6.4 eV arasında IE bir Ayarlanabilirliğin yol açar. Daha ayrıntılı bilgi için, 16 başvuru bakın. jpg &quot;/&gt; Şekil 4: incelenen numunelerin temsili alt kümesi UPS tarar. Sağ taraftaki buhar biriktirilmiş (hafif kırmızı çizgiler) VB başlangıç ​​kadar yakın yüksek çözünürlük gösterir ve süre sol paneller, yüksek bağlanma enerjisi sınır değeri (HBEC) ve değerlik bandı bölgesini gösterir çözüm işlenmiş (koyu kırmızı hat) perovskit filmler. Tüm eğriler için x -Axis boyunca kaydırılmış olan yaklaşık 3 eV özelliği uyumlu hale getirilmesi. Referans 16 izniyle. Telif hakkı 2015 Wiley-VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Biz filmin kristal yapısını bozmadan elektronik yapısı değişimlerine yol farklı haberci karıştırma oranlarında hazırlanan filmler perovskit önceki deneylerden öğrendiğimiz gibi, biz istedikgüneş pili performansına habercisi oranının etkisini araştırmak. Bu nedenle, İTO / PEDOT: PSS / perovskit / PC 60 BM / AI güneş pilleri 1.2 0.7 MAI PBI 2 oranları kullanılarak (katkı maddesi ve tolüen atmosfer) ko-solüsyon, perovskit katmanları kullanılarak hazırlandı. Şekil 5 güneş pili özellikleri güç dönüşüm verimliliği filmi stokiyometri (amaçlanan oran R) etkisi (PCE), kısa devre akımı (J SC), açık devre gerilimi (V OC) ve dolgu faktörü (FF) gösterir. % 9.6, en yüksek verimi 1.02 bir amaçlanan molar oranı, yani ideal bir perovskit bileşimine yakın için bulunmuştur. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/55084/55084fig5.jpg" /> Şekil 5: PCE, J SC, V OC ve FF karakteristik değerleri. Bu değerler, solar hücre aygıtları indep ölçümlerinden çıkarıldıMAI için PBI 2 amaçlanan karışım oranı R int endent filmi hazırlanmasında kullanılan. Referans 16 izniyle. Telif hakkı 2015 Wiley-VCH. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55084/55084fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance at JoVE.com

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Biz kristal yapıları, devletler, enerji düzeyleri yoğunluğu ve sonuçta güneş pili performansını karşılaştırarak organik / inorganik Perovskite ince filmlerin farklı imalat yöntemleri etkileri üzerine kapsamlı bir çalışma sunulmuştur.

Film Oluşumunda Hybrid Perovskit Fabrikasyon Yöntemleri, Elektronik Yapısı ve Güneş Pili Performans Etkisi

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

influence-hybrid-perovskite-fabrication-methods-on-film-formation

Research

JoVE Journal

Chemistry

18.3K Görüntüleme.  University of Cologne.  Biz kristal yapıları, devletler, enerji düzeyleri yoğunluğu ve sonuçta güneş pili performansını karşılaştırarak organik / inorganik Perovskite ince filmlerin farklı imalat yöntemleri etkileri üzerine kapsamlı bir çalışma sunulmuştur. 

Video: Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Mühendislik

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Morphology Control for Fully Printable Organic&#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting material. However, fullerene derivatives are air-sensitive; therefore, air-stable material is needed as an alternative. In the present study, we propose and describe the properties of Ti-alkoxide as an alternative electron-accepting material to fullerene derivatives to create highly air-stable BHJ solar cells. It is well-known that controlling the morphology in the photoactive layer, which is constructed with fullerene derivatives as the electron acceptor, is important for obtaining a high overall efficiency through the solvent method. The conventional solvent method is useful for high-solubility materials, such as fullerene derivatives. However, for Ti-alkoxides, the conventional solvent method is insufficient, because they only dissolve in specific solvents. Here, we demonstrate a new approach to morphology control that uses the molecular bulkiness of Ti-alkoxides without the conventional solvent method. That is, this method is one approach to obtain highly efficient, air-stable, organic-inorganic bulk-heterojunction solar cells.

A method for fully printable, fullerene-free, highly air-stable, bulk-heterojunction solar cells based on Ti alkoxides as the electron acceptor and the electron-donating polymer fabrication is described here. Moreover, a method for controlling the morphology of the photoactive layer through the molecular bulkiness of the Ti-alkoxide units is reported.

Ti-alkoksit ve Yarıiletken Polimer dayanarak Tamamen Yazdırılabilir Organik-İnorganik Toplu heteroeklem Güneş Pilleri için Morfoloji Kontrolü

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting ...

Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, we present a protocol for the fabrication of this material via the low-pressure vapor assisted solution process (LP-VASP) method, which yields ~19% power conversion efficiency in planar heterojunction perovskite solar cells. First, we report the synthesis of methylammonium iodide (CH3NH3I) and methylammonium bromide (CH3NH3Br) from methylamine and the corresponding halide acid (HI or HBr). Then, we describe the fabrication of pinhole-free, continuous methylammonium-lead halide perovskite (CH3NH3PbX3 with X = I, Br, Cl and their mixture) films with the LP-VASP. This process is based on two steps: i) spin-coating of a homogenous layer of lead halide precursor onto a substrate, and ii) conversion of this layer to CH3NH3PbI3-xBrx by exposing the substrate to vapors of a mixture of CH3NH3I and CH3NH3Br at reduced pressure and 120 &#176;C. Through slow diffusion of the methylammonium halide vapor into the lead halide precursor, we achieve slow and controlled growth of a continuous, pinhole-free perovskite film. The LP-VASP allows synthetic access to the full halide composition space in CH3NH3PbI3-xBrx with 0&#160;&#8804; x&#160;&#8804; 3. Depending on the composition of the vapor phase, the bandgap can be tuned between 1.6 eV&#160;&#8804; Eg&#160;&#8804; 2.3 eV. In addition, by varying the composition of the halide precursor and of the vapor phase, we can also obtain CH3NH3PbI3-xClx. Films obtained from the LP-VASP are reproducible, phase pure as confirmed by X-ray diffraction measurements, and show high photoluminescence quantum yield. The process does not require the use of a glovebox.

Here, we present a protocol for the synthesis of CH3NH3I and CH3NH3Br precursors and the subsequent formation of pinhole-free, continuous CH3NH3PbI3-xBrx thin films for the application in high efficiency solar cells and other optoelectronic devices.

Alçak basınç buhar destekli çözüm işlemini Tunable Grup Gap iğne deliği-Alerjik Methylammonium kurşun Halide Perovskite filmler için

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...

Kimya

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

CH tek değerlikli katyon doping<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli Perovskit Güneş Pilleri için

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Flash Infrared Annealing for Perovskite Solar Cell Processing

Organic&#8211;inorganic perovskites have an impressive potential for the design of next generation solar cells and are currently considered for upscaling and commercialization. Currently, perovskite solar cells rely on spin-coating which is neither practical for large areas nor environmentally friendly. Indeed, one of the conventional and most effective lab-scale methods to induce perovskite crystallization, the antisolvent method, requires an amount of toxic solvent that is difficult to apply on larger surfaces. To solve this problem, an antisolvent-free and rapid thermal annealing process called flash infrared annealing (FIRA) can be used to produce highly crystalline perovskite films. The FIRA oven is composed of an array of near-infrared halogen lamps with an illumination power of 3,000 kW/m2. A hollow aluminum body enables an effective water-cooling system. The FIRA method allows the synthesis of perovskite films in less than 2 s, achieving efficiencies &#62;20%. FIRA has a unique potential for the industry because it can be adapted to continuous processing, is antisolvent-free, and does not require lengthy, hour-long annealing steps.

We describe a flash infrared annealing method used for the synthesis of perovskite and mesoscopic-TiO2 films. Annealing parameters are varied and optimized for processing on fluorine-doped tin oxide (FTO) glass and indium tin oxide-coated polyethylene terephthalate (ITO PET), subsequently giving devices power conversion efficiencies &#62;20%.

Perovskit Güneş Pili İşleme için Flaş Kızılötesi Tavlama

Organic&#8211;inorganic perovskites have an impressive potential for the design of next generation solar cells and are currently considered for upscaling ...

Çevre

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical properties. Recently, we demonstrated its potential as next-generation solar cells by achieving a high photovoltaic efficiency of &#62; 6% in Sb2S3-sensitized solar cells using a simple thiourea (TU)-based complex solution method. Here, we describe the key experimental procedures for the deposition of Sb2S3 on a mesoporous TiO2 (mp-TiO2) layer using a SbCl3-TU complex solution in the fabrication of solar cells. First, the SbCl3-TU solution is synthesized by dissolving SbCl3 and TU in N,N-dimethylformamide at different molar ratios of SbCl3:TU. Then, the solution is deposited on as-prepared substrates consisting of mp-TiO2/TiO2-blocking layer/F-doped SnO2 glass by spin coating. Finally, to form crystalline Sb2S3, the samples are annealed in an N2-filled glove box at 300 &#176;C. The effects of the experimental parameters on the photovoltaic device performance are also discussed.

Key Factors Affecting the Performance of Sb2S3-sensitized Solar Cells During an Sb2S3 Deposition via SbCl3-thiourea Complex Solution-processing

This work provides a detailed experimental procedure for the deposition of Sb2S3 on a mesoporous TiO2 layer using a SbCl3-thiourea complex solution for applications in Sb2S3-sensitized solar cells. This article also determines key factors governing the deposition process.

Anahtar Sb2S3performansını etkileyen faktörler-güneş hücreleri bir Sb2S3 ifade ile SbCl3sırasında sensitize-Tioüre karmaşık çözüm-işleme

Sb2S3 is considered as one of the emerging light absorbers that can be applied to next-generation solar cells because of its unique optical and electrical ...

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. However, poor surface morphologies and relatively high bandgap energies have limited their potential. Silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) is a promising semiconductor for optoelectronic devices. Therefore, we demonstrate the fabrication of Ag-Bi-I ternary thin films using material solution processing. The resulting thin films exhibit controlled surface morphologies and optical bandgaps according to their thermal annealing temperatures. In addition, it has been reported that Ag-Bi-I ternary systems crystallize to AgBi2I7, Ag2BiI5, etc. according to the ratio of the precursor chemicals. The solution-processed AgBi2I7 thin films exhibit a cubic-phase crystal structure, dense, pinhole-free surface morphologies with grains ranging in size from 200 to 800 nm, and an indirect bandgap of 1.87 eV. The resultant AgBi2I7 thin films show good air stability and energy band diagrams, as well as surface morphologies and optical bandgaps suitable for lead-free and air-stable single-junction solar cells. Very recently, a solar cell with 4.3% power conversion efficiency was obtained by optimizing the Ag-Bi-I crystal compositions and solar cell device architectures.

Herein, we present detailed protocols for solution-processed silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) ternary semiconductor thin films fabricated on TiO2-coated transparent electrodes and their potential application as air-stable and lead-free optoelectronic devices.

Çözüm işlenen "Gümüş-bizmut-iyot" Üçlü ince filmler için kurşunsuz fotovoltaik emiciler

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are demonstrated. The ink synthesis is based on a simple wet chemical reaction and the inkjet printing protocol is a facile step by step method. The inkjet printed thin films have been characterized by X-ray diffraction, optical absorption spectroscopy, photoluminescent spectroscopy, and electronic transport measurements. X-ray diffraction of the printed quantum dot films indicates a crystal structure consistent with an orthorhombic room temperature phase with (001) orientation. In conjunction with other characterization methods, the X-ray diffraction&#160;measurements show high quality films can be obtained through the inkjet printing method.

A protocol for synthesizing inorganic-lead-halide hybrid perovskite quantum dot inks for inkjet printing and the protocol for preparing and printing the quantum dot inks in an inkjet printer with post characterization techniques are presented.

Fotovoltaik uygulamalar için tüm inorganik Halide Perovskite mürekkepler baskı mürekkep püskürtmeli

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...

Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation

In this work, we demonstrate a facile method for colloidal lead halide perovskite nanoplatelet synthesis (Chemical formula: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium and octylammonium, A: methylammonium or formamidinium, B: lead, X: bromide and iodide, n: number of [BX6]4- octahedral layers in the direction of nanoplatelet thickness) via ligand-assisted reprecipitation. Individual perovskite precursor solutions are prepared by dissolving each nanoplatelet constituent salt in N,N-dimethylformamide (DMF), which is a polar organic solvent, and then mixing in specific ratios for targeted nanoplatelet thickness and composition. Once the mixed precursor solution is dropped into nonpolar toluene, the abrupt change in the solubility induces the instantaneous crystallization of nanoplatelets with surface-bound alkylammonium halide ligands providing colloidal stability. Photoluminescence and absorption spectra reveal emissive and strongly quantum-confined features. X-ray diffraction and transmission electron microscopy confirm the two-dimensional structure of the nanoplatelets. Furthermore, we demonstrate that the band gap of perovskite nanoplatelets can be continuously tuned in the visible range by varying the stoichiometry of the halide ion(s). Lastly, we demonstrate the flexibility of the ligand-assisted reprecipitation method by introducing multiple species as surface-capping ligands. This methodology represents a simple procedure for preparing dispersions of emissive 2D colloidal semiconductors.

This work demonstrates facile room-temperature synthesis of colloidal quantum-confined lead halide perovskite nanoplatelets by ligand-assisted reprecipitation method. Synthesized nanoplatelets show spectrally narrow optical features and continuous spectral tunability throughout the visible range by varying the composition and thicknesses.

Film Oluşumunda Hybrid Perovskit Fabrikasyon Yöntemleri, Elektronik Yapısı ve Güneş Pili Performans Etkisi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

Ti-alkoksit ve Yarıiletken Polimer dayanarak Tamamen Yazdırılabilir Organik-İnorganik Toplu heteroeklem Güneş Pilleri için Morfoloji Kontrolü

Alçak basınç buhar destekli çözüm işlemini Tunable Grup Gap iğne deliği-Alerjik Methylammonium kurşun Halide Perovskite filmler için

CH tek değerlikli katyon doping

Perovskit Güneş Pili İşleme için Flaş Kızılötesi Tavlama

Anahtar Sb₂S₃performansını etkileyen faktörler-güneş hücreleri bir Sb₂S₃ ifade ile SbCl₃sırasında sensitize-Tioüre karmaşık çözüm-işleme

Çözüm işlenen "Gümüş-bizmut-iyot" Üçlü ince filmler için kurşunsuz fotovoltaik emiciler

Fotovoltaik uygulamalar için tüm inorganik Halide Perovskite mürekkepler baskı mürekkep püskürtmeli

Ligand Destekli Reyağış ile Kolloidal Kurşun Halide Perovskite Nanoplatelets Kolay Sentezi