Denne protokol er nøglen til brug af FIRA-metoden til behandling af tyndfilms perovskite solceller. Den største fordel ved denne protokol er den hurtige udglødningstid, miljøvenlighed og reproducerbarheden af tyndfilmsbehandlingen. Denne metode er udviklet til tyndfilms perovskite solcelle.
Det kan dog udvides til tyndfilmsbelægning af bløde og hårde materialer. Hvis du vil programmere udglødningscyklussen, skal du først slutte FIRA-ovnen til en computer og vælge PID-tilstand. Bekræft, at tabellen er valgt med en tidsbasis, der er længere end den samlede varighed af udglødnings- og afkølingsprocesserne.
Når du har indstillet de tidspunkter, hvor lamperne skal være tændt og slukket, skal du klikke på START-bordet for at køre cyklussen. At forberede en mesoporous titandioxid lag spin-coat 50 mikroliter af en mesoporous titandioxid løsning på 4.000 omdrejninger i minuttet i 10 sekunder med en acceleration hastighed på 1200 omdrejninger i minuttet derefter åbne gas indløb luftventil. Programmer en udglødningscyklus på 1200 sekunder ved 550 grader Celsius og læg underlagene i FIRA-ovnen.
Start udglødningsprocessen under PID-tilstand for at give et 150 til 200 nanometerlag. På det rette tidspunkt skal du klikke på STOP-bordet for at stoppe udglødningen og derefter fjerne prøverne, når ovntemperaturen når 25 grader Celsius. For at forberede et perovskite-lag skal du først programmere et udglødningstrin på 1,6 sekunder på fuld effekttilstand, spin-coat 40 mikroliter perovskite-opløsning på substratet ved 4.000 omdrejninger i minuttet i 10 sekunder og overføre substratet til ovnen.
Så start udglødningsprocessen. I slutningen af cyklussen skal substratets overflade dreje fra gul til sort. Lad prøverne stå i ovnen i yderligere fem sekunder til afkøling, før de fjernes.
Højreklik derefter på temperaturprofilen for at hente den som en txt- eller xlsx-fil. For at evaluere tyndfilmen skal du afbilde substratet på et optisk mikroskop udstyret med en xenon-lyskilde og uendeligt korrigeret 10X og 50X mål og samtidig registrere det absorberende spektre med en optisk fiber integreret i mikroskopet, der er oprettet og forbundet til et spektrometer. Eliminering af antisolvente og reducere udglødning gange betydeligt sænker den energiske og finansielle omkostninger.
Livscyklusvurderingen af perovskitesynteseprocessen viser, at FIRA kun udgør 8 % af miljøpåvirkningen og 2 % af fremstillingsomkostningerne ved antisolvent metoden. Derudover er FIRA kompatibel med fleksible og store arealunderlag. X-ray diffraktion analyse afslørede grænserne for de fire forskellige perovskite faser observeret baseret på forskellige eksperimentelle karakteristik.
En anden fordel er dataindsamling og materialescreening. For eksempel kan temperaturprofilen og røntgendiffraktionsmønsteret for et mesoskopisk titandioxidlag udglødet med en FIRA-cyklus på 10, 15 sekunder på, 45 sekunder fra pulser observeres. FIRA ovnen kan nå op på ca. 500 grader Celsius, så titandioxidlaget kan centreres på bare 10 minutter, meget kortere end med konventionelle metoder.
Scanning elektron mikroskop billeddannelse af den resulterende film viser, at de fremstillede enheder svarer til dem, der foretages via traditionelle metoder med lag af samme tykkelse og morfologi. FIRA-procesenheder demonstrerer en fremragende ydeevne, hvor mesterenheden viser effektkonverteringseffektivitet, fyldfaktorer, åbne kredsløbsspændinger og kortslutningsfotostrømme, der ligner enheder fremstillet med antisolvent metode, hvilket viser, at FIRA er en lovende alternativ behandlingsmetode for perovskite solceller. FIRA-metoden er en kraftfuld teknik til perovskite solcellebehandling og giver os en unik mulighed for dataindsamling og materialescreening.
