Name: monovalent cation doping of ch3nh3pbi3 for efficient perovskite solar cells
Uploaded: 2017-03-19T14:00:00
Duration: 8 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells at JoVE.com

М. Абди-Jalebi благодаря Нава Technology Limited для доктора философии науки. М. И. Дар и M.Grätzel поблагодарить короля Абдель Азиза науки и техники (ЦНТ) и Швейцарский национальный научный фонд (SNSF) за финансовую поддержку. Авторы хотели бы поблагодарить д-р Пьер Mettraux в молекулярной и гибридных характеристик материалов Центр, EPFL для проведения измерений XPS. A.Sadhanala с благодарностью отмечает финансовую поддержку со стороны проекта индо-UK APEX. ИП Senanayak признает Королевское общество Лондона для Newton Fellowship. RH Друг, М. Абди-Jalebi, и А. Sadhanala хотел бы отметить поддержку со стороны EPSRC.

1. Синтез и осаждение нетронутых и добавок на основе CH 3 NH 3 PbI 3 ПРИМЕЧАНИЕ: Все растворы готовили внутри перчаточного ящика аргона под влаго- и кислорода контролируемых условиях (H 2 O уровень: &lt;1 промилле и O 2 уровень: &lt;10 частей на миллион). <ol><li> Растворить 553 мг (1,2 М) PbI 2 в 1 мл N, N - диметилформамид (ДМФ) при постоянном перемешивании при температуре 80 ° C. </li><li> Добавить 0,02 М одновалентных катионов галогенидов к раствору PbI 2. </li><li> Спин-пальто полученный желтый прозрачный раствор наносят на подложку (например, мезопористый-TiO 2) в течение 30 с при 6500 оборотов в минуту с рампой 4000 оборотов в минуту. </li><li> Выпекать фильмы на плитке при 80 ° С в течение 30 мин. </li><li> Растворите 40 мг йодида метиламмония (МАИ) в 5 мл изопропанола. </li><li> Спин-пальто достаточное количество раствора MAI на полученных пленок свинца йодида с использованием двухступенчатой ​​protocола, который включает в себя 45 с загрузки с последующим 20 с формованием при 4000 оборотах в минуту. </li><li> Прокалить спиновые покрытием перовскита пленок на плитке при 100 ° С в течение 45 мин. </li></ol> 2. солнечных батарей Изготовление <ol><li> подготовка основания <ol><li> Узор фтором, легированного оксида олова (FTO) -покрытие стекло. <ol><li> Накройте активную область стекла FTO с полупрозрачной клейкой лентой. </li><li> Налейте цинка (Zn) порошка на непокрытых областях подложки FTO. </li><li> Приготовьте 2 М соляной кислоты (HCl) в дистиллированной воде. </li><li> Налейте раствор HCl на части стекла FTO, которая покрыта цинком порошком. </li><li> Промыть FTO водой и удалите ленту. </li></ol></li><li> Очистка подложки <ol><li> Промыть стекло FTO с использованием 2% (вес / объем) моющего средства. </li><li> Разрушать ультразвуком протравленных подложках FTO в ацетоне и изопропаноле (IPA) в течение 10 мин. </li><li> Относитесь к субстраты FTO с ultraviolet / O 3 уборщик в течение 15 мин. </li></ol></li></ol></li><li> Отложение блокирующего отверстия слоя <ol><li> Добавить 0,6 мл титана diisopropoxide бис (ацетилацетонат) (ТАА) в 7 мл IPA. </li><li> Положите очищенные и узорных подложки FTO на плитке при 450 ° С и покрывают площадь контакта перед нагреванием. </li><li> Спрей пиролиз раствора ТАА на непокрытые области с помощью O 2 в качестве газа - носителя. </li><li> Оставьте образцы при 450 ° С в течение 30 мин. </li></ol></li><li> Отложение транспорта электронов слоя <ol><li> Развести коммерческой TiO 2 пасты (30-нм размер частиц) с этанолом (2: 7, весовое соотношение). </li><li> Перемешать разбавление TiO 2 путем обработки ультразвуком в течение 30 мин. </li><li> Спин-пальто из диоксида титана на разведение приготовленных образцов с компактными TiO 2 слоя в течение 30 секунд при 5000 оборотах в минуту с трапа 2000 оборотов в минуту. </li><li> Прокалить оксид титана пленки при 500 ° С в течение 30 минутминимум </li><li> Treat результирующие мезопористые TiO 2 фильмы в 40 мМ раствора TiCl 4 в дистиллированной воде при 70 ° С в течение 20 мин. </li><li> Прокалить -обработанной пленки TiCl 4 при 450 ° С в течение 30 мин. </li></ol></li><li> Отложение слоя перовскита Примечание: В качестве подложек FTO с титаноксидных слоями были переданы в коробку сухого воздуха с влажностью &lt;1% для остальной части процесса изготовления. <ol><li> Спин-пальто подготовленные йодида свинца растворы (с и без легирующих примесей) на мезопористого TiO 2 в течение 30 с при 6500 оборотах в минуту с рампой 4000 оборотов в минуту. </li><li> Выпекать фильмы на плитке при 80 ° С в течение 30 мин. </li><li> Спин-пальто достаточное количество раствора MAI в результате пленок свинца йодида с использованием протокола двухступенчатый, который включает в себя 45 с загрузки с последующим спиннинг в течение 20 с при 4000 оборотов в минуту с трапа 2000 оборотов в минуту. </li><li> Прокалить спин-покрытием перовскита пленок на hotplaт.е при 100 ° С в течение 45 мин. </li></ol></li><li> Осаждение отверстия транспортного слоя <ol><li> Добавить 72,3 мг спиро-OMeTAD до 1 мл хлорбензола и трясти до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. </li><li> Получением концентрированного раствора бис (trifluoromethylsulphonyl) имида (LiTFSI) путем добавления 520 мг LiTFSI в ацетонитриле. </li><li> Добавить 17,5 мкл исходного раствора LiTFSI и 28,8 мкл 4 - трет - -butylpyridine (ТБФ) к раствору спиро-OMeTAD. </li><li> Спин-Coat выше раствора в течение 30 с при 4000 оборотов в минуту с трапа 2000 оборотов в минуту. </li></ol></li><li> Термическое испарение верхнего контакта <ol><li> Маска образцы и поместить их в вакуумной камере испарителя. </li><li> Выпаривают 80 нм золота со скоростью 0,01 нм / с. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Polman, A., Knight, M., Garnett, E. C., Ehrler, B., Sinke, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photovoltaic+materials+-+present+efficiencies+and+future+challenges.">Photovoltaic materials - present efficiencies and future challenges.</a> Science. 352, 307 (2016).</li><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 (7), 506-514 (2014).</li><li>Stranks, S. D., 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=Metal-halide+perovskites+for+photovoltaic+and+light-emitting+devices.">Metal-halide perovskites for photovoltaic and light-emitting devices.</a> Nat. Nanotechnol. 10 (5), 391-402 (2015).</li><li>Snaith, H. 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=Perovskites:+The+Emergence+of+a+New+Era+for+Low-Cost,+High-Efficiency+Solar+Cells.">Perovskites: The Emergence of a New Era for Low-Cost, High-Efficiency Solar Cells.</a> The J. Phys. Chem. Lett. 4 (21), 3623-3630 (2013).</li><li>Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organometal+halide+perovskites+as+visible-light+sensitizers+for+photovoltaic+cells.">Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (17), 6050-6051 (2009).</li><li>Kim, H. S., 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=Lead+iodide+perovskite+sensitized+all-solid-state+submicron+thin+film+mesoscopic+solar+cell+with+efficiency+exceeding+9%.">Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%.</a> Sci. rep. 2, 591 (2012).</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. 517 (7535), 476-480 (2014).</li><li>Li, X., 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=A+vacuum+flash-assisted+solution+process+for+high-efficiency+large-area+perovskite+solar+cells.">A vacuum flash-assisted solution process for high-efficiency large-area perovskite solar cells.</a> Science. 353 (6294), 58-62 (2016).</li><li>Manser, J. S., Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Band+filling+with+free+charge+carriers+in+organometal+halide+perovskites.">Band filling with free charge carriers in organometal halide perovskites.</a> Nat. Photonics. 8 (9), 737-743 (2014).</li><li>Xing, G., 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=Long-Range+Balanced+Electron-+and+Hole-Transport+Lengths+in+Organic-Inorganic+CH3NH3PbI3.">Long-Range Balanced Electron- and Hole-Transport Lengths in Organic-Inorganic CH3NH3PbI3.</a> Science. 342 (6156), 344-347 (2013).</li><li>Stranks, S. D., 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=Electron-Hole+Diffusion+Lengths+Exceeding+1+Micrometer+in+an+Organometal+Trihalide+Perovskite+Absorber.">Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber.</a> Science. 342 (6156), 341-344 (2013).</li><li>Pazos-Outon, L. 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=Photon+recycling+in+lead+iodide+perovskite+solar+cells.">Photon recycling in lead iodide perovskite solar cells.</a> Science. 351 (6280), 1430-1433 (2016).</li><li>Saliba, 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=Cesium-containing+Triple+Cation+Perovskite+Solar+Cells:+Improved+Stability,+Reproducibility+and+High+Efficiency.">Cesium-containing Triple Cation Perovskite Solar Cells: Improved Stability, Reproducibility and High Efficiency.</a> Energy Environ. Sci. 9 (6), (2016).</li><li>Pellet, N., 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=Mixed-organic-cation+perovskite+photovoltaics+for+enhanced+solar-light+harvesting.">Mixed-organic-cation perovskite photovoltaics for enhanced solar-light harvesting.</a> Angew. Chemie - Int. Ed. 53 (12), 3151-3157 (2014).</li><li>Hao, F., Stoumpos, C. C., Chang, R. P. H., 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=Anomalous+band+gap+behavior+in+mixed+Sn+and+Pb+perovskites+enables+broadening+of+absorption+spectrum+in+solar+cells.">Anomalous band gap behavior in mixed Sn and Pb perovskites enables broadening of absorption spectrum in solar cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (22), 8094-8099 (2014).</li><li>Dar, M. I., Abdi-Jalebi, M., Arora, N., Gr&#228;tzel, M., Nazeeruddin, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+Engineering+of+CH+3+NH+3+PbI+3+Structures+for+High-Efficiency+Solar+Cells.">Growth Engineering of CH 3 NH 3 PbI 3 Structures for High-Efficiency Solar Cells.</a> Adv. Energy Mater. 6 (2), 1501358 (2016).</li><li>Ibrahim Dar, 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=Understanding+the+Impact+of+Bromide+on+the+Photovoltaic+Performance+of+CH3+NH3+PbI3+Solar+Cells.">Understanding the Impact of Bromide on the Photovoltaic Performance of CH3 NH3 PbI3 Solar Cells.</a> Adv. Mater. 27 (44), 7221-7228 (2015).</li><li>Abdi-Jalebi, 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=Impact+of+Monovalent+Cation+Halide+Additives+on+the+Structural+and+Optoelectronic+Properties+of+CH+3+NH+3+PbI+3+Perovskite.">Impact of Monovalent Cation Halide Additives on the Structural and Optoelectronic Properties of CH 3 NH 3 PbI 3 Perovskite.</a> Adv. Energy Mater. 6 (10), 1502472 (2016).</li><li>Yin, W. J., Shi, T., Yan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unusual+defect+physics+in+CH3NH3PbI3+perovskite+solar+cell+absorber.">Unusual defect physics in CH3NH3PbI3 perovskite solar cell absorber.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (6), 063903/1-063903/4 (2014).</li><li>Agiorgousis, M. L., Sun, Y. Y., Zeng, H., Zhang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+Covalency-Induced+Recombination+Centers+in+Perovskite+Solar+Cell+Material+CH+3+NH+3+PbI+3.">Strong Covalency-Induced Recombination Centers in Perovskite Solar Cell Material CH 3 NH 3 PbI 3.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (41), 14570-14575 (2014).</li><li>Andaji Garmaroudi, Z., Abdi-Jalebi, M., Mohammadi, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+facile+low+temperature+route+to+deposit+TiO2+scattering+layer+for+efficient+dye-sensitized+solar+cells.">A facile low temperature route to deposit TiO2 scattering layer for efficient dye-sensitized solar cells.</a> RSC Adv. 6 (75), (2016).</li><li>Abdi-Jalebi, M., Mohammadi, M. R., Fray, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-Layer+TiO2+Electrodes+with+Controlled+Phase+Composition+and+Morphology+for+Efficient+Light+Management+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Double-Layer TiO2 Electrodes with Controlled Phase Composition and Morphology for Efficient Light Management in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. of Clust. Sci. 25 (4), 1029-1045 (2014).</li><li>Abdi-Jalebi, 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=Impact+of+a+Mesoporous+Titania-Perovskite+Interface+on+the+Performance+of+Hybrid+Organic-Inorganic+Perovskite+Solar+Cells.">Impact of a Mesoporous Titania-Perovskite Interface on the Performance of Hybrid Organic-Inorganic Perovskite Solar Cells.</a> The J. Phys. Chem. Lett. 7 (16), 3264-3269 (2016).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Типичная архитектура мезоскопиче- перовскита солнечных батарей был использован в этой работе, где ряд материалов были спин-покрытием между подложкой и термически испаряемого металлического контакта (рисунок 1). Мезопористого TiO 2 слоя обрабатывают TiCl 4, который , как сообщается, пассивации поверхности ловушки и улучшения взаимодействия между переноса электронов слоем и поглощающим материалом 21, 22. Перовскитоподобная слой затем осаждают с использованием техники последовательного осаждения из двух этапов. Полное превращение свинца галогенида в перовскита на второй стадии имеет важное значение для достижения максимально поглощения света 16, 17, и мы показали , что в качестве галогенида добавки одновалентного катиона (например, NaI и CuBr) приводит к полной конверсии. Кроме того, полное покрытие мезопористого диоксида титана слоя шIth перовскита над слоем имеет жизненно важное значение для устранения потенциальной рекомбинации между отверстием транспортного уровня (например, Спиро OMETAD) и переноса электронов слоя (например, мезопористого TiO 2) 23. Мы показано , что добавление одновалентного катиона галогениды (например, CuI и AgI) может улучшить охват поверхности перовскита укупорки слоя, что приводит к увеличению напряжения холостого хода для устройства. Основное преимущество нашего метода является стадия легирования, где мы включили одновалентных катионов в CH 3 NH 3 PbI 3 структуры для повышения плотности зарядов, перенос заряда и проводимость слоя поглотителя. Как было указано в предыдущем разделе, вышеупомянутые легирующие значительно расширены как электрон и дырок. Кроме того, значительное снижение энергии активации переноса заряда, а также в энергетическом расстройством Перовскоготе пленки, было достигнуто за счет легирования одновалентного катиона. В этой работе мы продемонстрировали метод Dope CH 3 NH 3 PBI 3 в качестве поглотителя слоя в мезоскопическом структуре перовскита солнечных батарей. Одновалентного катиона галогениды были использованы для настройки морфологические, оптические и электрические свойства CH 3 NH 3 PbI 3 перовскита пленки с целью повышения эффективности фотоэлектрической. Таким образом, мы включили три различных одновалентных катионов (т.е., Na +, Cu + и Ag +), которые имеют сходные ионные радиусы для Pb 2+, в ведущем источнике в последовательном двухступенчатого осаждения CH 3 NH 3 PbI 3 , В результате значительное улучшение в структурных и оптико - электронных свойств CH 3 NH 3 PbI 3 происходило в присутствии таких добавок, что приводит к более высоким ПХЭ для изготавливаемых солнечных батарей. Таким образом, наша работа приветghlights легкий путь легирования CH 3 NH 3 PBI 3 как поглощающий слой, который может быть использован во всех других конфигураций перовскита солнечных элементов (например, плоская архитектура) с целью дальнейшего улучшения качества электронного перовскита тонких пленок. Данные, лежащие в основе этого документа доступны по адресу: https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/260187.

В настоящее время доминирует часть потребности в энергии в мире (то есть 85%) подается за счет сжигания нефти, угля и природного газа, что способствует глобальному потеплению и оказывает разрушительное воздействие на нашу окружающую среду 1. Таким образом, развитие СО 2 -нейтральное источников энергии первостепенный интерес. Фотоэлектрические (PV) представляет собой идеальный процесс преобразования энергии, который может выполнить это требование. Тем не менее, стоимость и эффективность, в качестве основных препятствий на пути широкого внедрения технологии PV, должна быть улучшена. Возникающие фотоэлектрические технологии, основанные на новых материалах, таких, как перовскит солнечных элементов (PSC), имеют сочетание низкой стоимости и более высокой эффективности. Это достигается за счет использования дешевых материалов, которые легко доступны, а также через быстро, легкий и обработки маршрутов низкоэнергетических по сравнению с кремниевыми аналогами 2, 3,4. Значительное улучшение эффективности преобразования энергии (PCE), с 3,8% до более чем 22%, сообщается на гибридных органо-неорганических свинца галоидных перовскита с момента своего первого появления в PV архитектуры 5, 6, 7, 8. Такая превосходная производительность происходит от сильного поглощения света с чрезвычайно острым зонной края, очень низкий энергичный расстройства, слабо связанные экситоны, которые легко диссоциируют на свободных носителей с большими длинами диффузии, а также возможность переработки Фотон гибридных органо-неорганических свинца галогенид перовскита 9, 10, 11, 12. Эти материалы подразделяются на семейства перовскита, которые кристаллизуют из органических галогенидов и галогенидов металлов солей с образованием кристаллов в ABX 3 </sub&gt; Структура, где Х представляет собой анион, и А и В являются катионы различных размеров (A быть больше, чем B). Отмеченные катионы для A сайта включают метиламмония (MA), formamidinium (FA) и цезий (Cs); сочетание этих катионов показывает самую высокую производительность 13, 14. Кроме того, главным кандидатом на двухвалентного катиона в участке B является свинец, который может быть заменен на олове; ширина запрещенной зоны может быть успешно красное смещение до более чем 1000 нм в свинцово-оловянного смешанного перовскита 15. Точно так же, жители Х-сайте были изучены, где смесь йодид (I) и бромида (Br) , были введены в качестве основных кандидатов 16, 17. Таким образом, весьма вероятно, манипулировать структурных, морфологических и оптико-электронные свойства перовскитов путем изменения их химического состава. Несмотря на то, что усиленный Crystaкачество lline и макроскопическая однородность перовскита пленки являются ключевыми параметрами для достижения эффективных устройств 18, влияние границ между поликристаллических доменами, происхождения и роли электронных дефектов в перовскита поглотителей, а также роль слоев сбора заряда при процессы потери в перовскита солнечных батарей еще не до конца изучены. Что касается характера электронных дефектов в структуре перовскита, было сообщено, что многие из дефектов, таких как I или Pb вакансий, в результате состояний, которые очень близки к или в пределах континуума состояний в зоне проводимости и валентной, которые может оказать негативное воздействие на электронное фотогальванических устройств 19. Кроме того, сильная ковалентная связь взаимодействия между свинцовыми катионов и анионов йодида в перовскитном плоскости может привести к существованию собственных дефектов (например, при скоординированы Pb димеры и тримеры I), которые могли бы создающихе участки в пределах полосы-ребра , которые действуют как центры рекомбинации заряда во время работы устройства 20. Здесь мы исследуем влияние легирования CH 3 NH 3 PbI 3 перовскита с одновалентных катионов галогениды, включая Na +, Cu + и Ag +, ионов металлов ниже валентности , чем Pb 2+. Поэтому мы включать эти катионы за счет добавления рационального количества их галоидных на основе солей (например, NaI, CuBr, CuI, и AGI) в раствор предшественника перовскита. Эти катионы имеют ионные радиусы , подобный Pb 2+, поэтому допингом в пределах замещения кристалла вероятен. Мы показали, что присутствие этих катионов сильно влияет как на морфологию и покрытие слоя перовскита. Кроме того, присутствие этих катионов (например, Na + и Ag +) была подтверждена с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и significanизменение т на уровне Ферми перовскита измеряли с помощью зонда Кельвина-силовой микроскопии (KPFM). Объединив эти катионы в текущем последовательно осажденных перовскита солнечных элементов, мы добились улучшения в эффективности фотоэлектрического ПСХ (15,6% по сравнению с 14%). Поэтому очень важно , чтобы усилить структурные и оптико - электронные свойства поглощающий слой (например, типа перовскита) в архитектуре солнечных батарей , чтобы максимизировать перенос заряда и для пассивации поверхности ловушки, чтобы достичь максимальной производительности PV.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Fluorine doped Tin Oxide (FTO)-coated glass</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">735264-1EA</td>
			<td style="width:167px;">Resistivity&#8776;13 &#937;/sq</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Zinc powder</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">96454</td>
			<td>Molecular Weight 65.39&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hydrochloric acid&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">84415</td>
			<td>&#8805;37 wt. %</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Hellmanex detergent&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>Z805939-1EA</td>
			<td>pkg of 1 L&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate)&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">325252</td>
			<td>75&#160;wt. % in isopropanol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Titania Paste</td>
			<td style="width:71px;">DYESOL</td>
			<td style="width:119px;">MS002300</td>
			<td>30 NR-D Transparent Titania Paste</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lead (II) iodide</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">211168</td>
			<td>99 wt. %</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">N,N-Dimethylformamide&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">437573</td>
			<td>ACS reagent, &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Methylammonium iodide</td>
			<td style="width:71px;">DYESOL</td>
			<td style="width:119px;">MS101000</td>
			<td>Powder&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SpiroMeOTAD</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">792071</td>
			<td>99% (HPLC)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">544094</td>
			<td>99.95% trace metals basis&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">4-tert-Butylpyridine</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">142379</td>
			<td>Purity: 96%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Chlorobenzene&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">284513</td>
			<td>anhydrous, 99.8%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2-Propanol&#160; (IPA)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">278475</td>
			<td>anhydrous, 99.5%&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">2860</td>
			<td>&#160;absolute alcohol, without additive, &#8805;99.8%&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

monovalent cation doping of ch3nh3pbi3 for efficient perovskite solar cells

Здесь мы демонстрируют добавление одновалентного катиона добавок в CH 3 NH 3 PbI 3 перовскита для регулировки оптической, ЭКСИТОННЫМ и электрические свойства. Возможность легирования исследовалась путем добавления одновалентного катиона галогениды с аналогичными ионных радиусов в Pb 2+, в том числе Cu +, Na + и Ag +. Сдвиг уровня Ферми и заметное снижение к югу от ширины запрещенной зоны оптического поглощения, наряду с более низким энергетического беспорядка в перовскита, была достигнута. Повышение порядка от величины в объемной подвижности дырок и значительному уменьшению энергии активации транспорта в аддитивной на основе перовскита устройства была достигнута. Стечение упомянутых выше улучшенными свойствами в присутствии этих катионов привело к повышению в параметрах фотогальванических перовскита солнечных батарей. Увеличение 70 мВ напряжения холостого хода для AgI и 2 мА / см 2 импrovement в фототока плотности для солнечных батарей NaI- и CuBr основе были достигнуты по сравнению с нетронутым устройством. Наша работа открывает путь для дальнейших улучшений в оптоэлектронной качества CH 3 NH 3 PbI 3 перовскита и последующих устройств. Это выдвигает на первый план новые возможности для исследований о роли легирующих примесей в кристаллизации и контролирует электронную плотность дефектов в перовскита структурах.

Watch this Scientific Journal Video about Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells at JoVE.com

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Здесь мы приводим протокол для регулирования свойств раствора обработанным CH 3 NH 3 PbI 3 за счет включения одновалентного катиона добавок для достижения высокоэффективных перовскита солнечных батарей.

Одновалентного катиона легирование CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PbI<sub&gt; 3</sub&gt; Для эффективного перовскита солнечных батарей

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

Поликристаллического кремния тонкопленочные солнечные элементы с Плазмонных повышенной световой захвата

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Монослоя Связаться легирования кремния поверхностей и нанопроволок Использование фосфорорганических соединений

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Окружающая Метод производства ионно воротами углеродных нанотрубок общим катодом в тандеме органических солнечных элементов

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Создание Записать-эффективность SNS солнечных батарей методом термического испарения и осаждения атомного слоя

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

Интеграция легкими прилипания Серебряные наноструктур в гидрогенизированное микрокристаллическая кремниевых солнечных элементов по трансферная печать

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

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

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

Печать Изготовление Bulk гетероперехода солнечных элементов и<em&gt; В Ситу</em&gt; Морфология характеристика

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

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Цифровая печать диоксида титана для ячейка гретцеля

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

Электропереработка фотокаталитических электродов для сенсибилизированных красителем солнечных элементов

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

На месте Мониторинг производительности ускоренной деградации солнечных элементов и модулей: тематическое исследование для Cu (In, Ga) Se2 солнечных батарей

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

Хорошо выровнены вертикально ориентированных ZnO Nanorod массивы и их применение в Перевернутый малые молекулы солнечных батарей

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...