Células solares de perovskita baseadas em filme compacto FA0.1MA0.9PbI3 com eficiência superior a 22%

Resumo

A utilização de cátions mistos é benéfica para tirar as vantagens dos cátions e alcançar células solares de perovskita (PSCs) altamente eficientes. Aqui, a incorporação precisamente pequena de CH (NH ₂ ) ₂ (FA) cátions em iodeto de chumbo de metil amônio (MAPbI ₃ ) permite a formação de um filme compacto e liso de perovskita com alta cristalinidade. Consequentemente, a corrente de curto-circuito e o fator de preenchimento dos PSCs com base em FA _x MA _{1- x} PbI ₃ perovskita são bastante melhoradas, levando a uma maior eficiência do dispositivo. O campeão PSC baseado em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ exibe uma eficiência notavelmente alta de 22,02%. Além disso, os PSCs baseados em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ perovskite também mostra estabilidade aprimorada do dispositivo. Este trabalho fornece uma abordagem simples para fabricar filmes de perovskita de alta qualidade e PSCs de alto desempenho com melhor estabilidade.

Introdução

Desde a última década, o aumento das necessidades industriais e domésticas de energia não só criou uma crise energética, mas também causou problemas derivados do aquecimento global. A tecnologia de semicondutores desempenhou um papel significativo para superar essas crises com problemas ambientais mínimos. As células solares baseadas em material semicondutor são ecologicamente corretas, como silício, semicondutores compostos, óxidos e materiais orgânicos [1, 2]. As células solares baseadas em material de perovskita (PSCs) tornaram-se o foco devido à sua alta eficiência de conversão de energia que disparou de 3,8% em 2009 para 25,2% até agora [3]. A notável eficiência de conversão de alta potência (PCE) dos PSCs depende das propriedades optoeletrônicas exclusivas dos materiais de perovskita, e a engenharia de material de perovskita é uma abordagem chave para melhorar o desempenho do dispositivo.

Geralmente, perovskita é um material com o mesmo tipo de estrutura cristalina com base na fórmula ABX ₃ , onde A é um cátion orgânico (como CH ₃ NH ₂ ⁺ ) ou cátion alcalino (Cs ⁺ ) ou seus cátions de mistura, B é o ânion de metal (Pb ⁺² ou Sn ⁺² ) e X refere-se aos ânions haleto ( X = eu ^- , Br ^- ou Cl ^- ) [4,5,6,7,8,9,10]. Entre os materiais perovskita, FA _x MA _{1- x} PbI ₃ (MA, metil amônio; FA, formamidínio) é o material altamente utilizado em PSCs. Como FA ⁺ tem um tamanho um pouco maior (raio iônico =2,79 Å) em comparação com MA ⁺ (raio iônico =2,70 Å), FA _x MA _{1- x} PbI ₃ possui um gap menor do que MAPbI ₃ , o que permite, assim, maior eficiência de captação de luz solar [8, 11,12,13,14,15,16,17,18,19]. Principalmente, uma pequena quantidade de cátion MA é dopada com cátion FA para fabricar FA _x MA _{1- x} PbI ₃ perovskita, que promove a formação da fase do cátion FA fotoativa do que o FAPbI puro ₃ e levam a alta eficiência do dispositivo [19,20,21]. No entanto, mesmo com a incorporação de cátions MA, ainda é muito desafiador obter perovskita FA em fase preta pura sem nenhum traço de perovskita FA em fase amarela por causa do maior raio iônico de cátions FA, especialmente quando uma grande quantidade de FA é usada. Este problema tem sido frequentemente observado, apesar da alta eficiência dessas unidades, uma vez que afeta a estabilidade estrutural e térmica dos dispositivos das unidades [22, 23]. Portanto, a fim de alcançar alta eficiência e estabilidade do dispositivo em FA _x MA _{1- x} PbI ₃ PSCs baseados em, a formação dos defeitos da fase amarela precisa ser evitada. Neste trabalho, em vez de usar uma grande quantidade de cátions FA em FA _x MA _{1- x} PbI ₃ perovskita, usamos uma pequena quantidade de FA para fabricar FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme planar, que permite a eficiência do dispositivo campeão superior a 22%. Diferente dos resultados relatados do filme de perovskita mesoporosa [24], encontramos a introdução de pequenos FA no MAI dentro das lacunas do PbI ₆ octaedra estabilizando o MAPbI ₃ estrutura da perovskita em uma fase "quase cúbica" à temperatura ambiente. Além disso, as melhorias aqui derivam principalmente do J amplamente aumentado _SC , se beneficiando da formação de um filme de perovskita compacto, liso e de alta qualidade com a incorporação de FA. Além disso, os PSCs baseados em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ perovskite também mostra estabilidade aprimorada do dispositivo.

Resultados e discussões

A estrutura de dispositivo empregada dos PSCs neste trabalho é mostrada esquematicamente na Fig. 1, onde SnO ₂ camada é usada como a camada de transporte de elétrons (ETL), Spiro-OMeTAD como a camada de transporte de buraco (HTL) e ouro (Au) como o ânodo. As camadas de perovskita padrão e modificada foram depositadas no eletrodo transparente de óxido de índio e estanho (ITO) como a camada absorvente pelo método convencional de engenharia de solvente de uma etapa.

Estrutura esquemática da célula solar perovskita

Microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi empregada para investigar a morfologia dos filmes de perovskita. O filme foi preparado com o primitivo MAPbI ₃ mostra uma proporção mais alta de limites de grão como mostrado na Fig. 2a. Os furos de alfinetes juntamente com muitos contornos de grão no filme de perovskita promovem a recombinação não radiativa e reduzem a eficiência do dispositivo dos PSCs. Em contraste, o filme homogêneo de perovskita sem pinhole é obtido devido à incorporação de cátions FA em MAPbI ₃ prístino (FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ ) filme, como mostrado na Fig. 2b. Apresenta a estrutura compactada com um pequeno aumento no tamanho do grão e muito menos contornos de grão. Uma morfologia de filme compacto e liso com um grande tamanho de grão irá minimizar os estados de armadilha e defeitos no filme de perovskita.

Imagens de SEM de vista superior de MAPbI ₃ ( a ) e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ ( b ) Espectros de fotoluminescência (PL) de perovskita padrão e modificada em substratos de vidro. c Espectros de fotoluminescência resolvida no tempo (TRPL) de filmes de perovskita padrão e modificados ( d )

Os espectros de fotoluminescência em estado estacionário (PL) de ambos MAPbI ₃ e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ os filmes de perovskita são mostrados na Fig. 2c. Como esperado, um desvio para o vermelho significativo no pico de emissão é notado. Além disso, o estreitamento do pico também foi observado. Esta mudança significativa é devido à introdução de FA em MA na rede perovskita. Além disso, a intensidade de PL também é aumentada em certa medida com a adição de cátions FA, o que indica a diminuição nos estados de armadilha e em troca dá FA altamente cristalino _0,1 MA _0,9 PbI ₃ filme.

A fim de entender mais sobre a diminuição nos estados de armadilha da camada de perovskita modificada em comparação com um dispositivo padrão, fotoluminescência resolvida no tempo (TRPL) foi realizada no filme de perovskita com base em cada material, como mostrado na Fig. 2d. Uma vez que a camada de perovskita é depositada no substrato de vidro sem qualquer camada de transporte, então é esperado que a recombinação do portador represente apenas o transporte de carga intercamada (isto é, recombinação não radiativa), o que mostraria vida útil mais longa do portador e recombinação intercamada mais lenta com a incorporação de FA em MAPbI ₃ [25, 26]. Dois componentes de tempo podem ser obtidos para calcular o tempo de vida de recombinação do portador do filme de perovskita como preparado de cada tipo, ajustando a curva TRPL com a função bi-exponencial do tempo ( t ):
$$ F (t) ={A} _1 {e} ^ {-} \ frac {t} {\ tau_1} + {A} _2 {e} ^ {-} \ frac {t} {\ tau_2} + { \ gamma} _0 $$ (1)
onde τ ₁ e τ ₂ na Eq. 1 representa a constante de tempo do processo de decaimento rápido e lento, respectivamente [27]. A decadência rápida τ ₁ componente representa a recombinação de superfície, enquanto o componente de decaimento lento está relacionado à recombinação que ocorre na maior parte da estrutura da perovskita. Todos os parâmetros TRPL ajustados para amostras de perovskita padrão e modificada estão resumidos na tabela S1, e o tempo de vida médio de recombinação ( τ _ave ) de ambas as camadas de perovskita foi calculado aproximadamente a partir dos dados da curva ajustada de acordo com a fórmula mostrada nas informações suplementares. Por exemplo, em comparação com o filme de perovskita padrão com um tempo de decaimento médio de 24,61 ns, FAMAPbI ₃ (10%) o filme mostra uma vida média do portador visivelmente mais longa de 49,92 ns, indicando a supressão da recombinação sem radiação em PSCs modificados.

A difração de raios X (XRD) foi empregada para investigar a cristalinidade dos filmes de perovskita. A Figura 3a mostra o principal pico de difração do filme de perovskita em 2 θ de 14,24 ° exibe orientação preferencial com maior intensidade, onde a pequena incorporação de FA no MAPbI padrão ₃ O filme de perovskita permite a intensidade de difração muito mais forte, sugerindo a maior cristalinidade. Além disso, os picos de difração da camada de perovskita modificada mudam para um pequeno ângulo. Os picos proeminentes mudam de 14,61 ° e 28,84 ° para 14,24 ° e 28,49 °, respectivamente, como mostrado na Fig. 3b, c. Uma vez que o tamanho dos cátions FA é maior do que os cátions MA, o tamanho da rede aumenta com a incorporação de íons FA, que está de acordo com a equação de Bragg (2 d sin θ = nλ ) Além disso, a introdução do cátion FA com o MA também diminui o fator de tolerância e provoca a formação de uma fase perovskita cúbica estável. Observe que, dependendo da morfologia do filme e das condições de deposição, a adição de uma pequena quantidade de FA (0,1) também pode preceder a uma fase tetragonal. A largura total e meio máximo (FWHM) foi usado para estimar o tamanho do grão nos filmes de perovskita. Em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ , o valor de FWHM do pico mais alto é 0,133 °, conforme mostrado na informação suplementar Fig. S1a b, o que dá a evidência de aumento no tamanho de grão com maior cristalinidade em comparação com MAPbI ₃ filme (FWHM 0,174 °).

Padrões de XRD ( a ) para MAPbI ₃ e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filmes de perovskita e padrão de XRD ampliado dos picos em 13-15 ° ( b ) e 27-29 ° ( c )

A fim de confirmar a composição do elemento após incorporação precisamente pequena de cátions FA, medições de espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) foram realizadas em camadas de perovskita padrão e modificadas. A presença de FA nos cátions MA pode ser confirmada pela ligação C – C identificada (284,8 eV), conforme mostrado na Fig. 4a, c. Além disso, a ligação aparente de C – N (401,3 eV) e C =N (400,10 eV) é de cátions FA incorporados que podem ser observados claramente no espectro N1s de FA _0,1 MA _0,9 PbI ₃ perovskita [27] como mostrado na Fig. 4b. Para uma análise mais aprofundada da composição do elemento, a espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX) foi realizada como mostrado na Fig S2 a e b. Podemos evidentemente igualar a composição química; a integração dos picos dos elementos demonstra uma proporção atômica quantificada% de C para N para Pb 44,75 (2,3):22,73 (1,1):19,34 (1) para MAPbI ₃ e 47,71 (2,3):27,34 (1,3):20,15 (1) para FA _0,1 MA0.9PbI ₃ perovskita [28].

Medição XPS para elementos para MAPbI ₃ e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filmes perovskite. Carbono ( a , c ) Nitrogênio ( b , d )

A técnica de microscopia de força de sonda Kelvin (KPFM) foi usada para analisar posteriormente o filme de perovskita, que mede a diferença de potencial de contato (CPD) entre a ponta e a superfície da amostra abaixo [14, 23]. A rugosidade da superfície é notavelmente diminuída de 20,488 para 4,778 nm com a incorporação de FA em MAPbI ₃ perovskita, conforme mostrado pelas imagens topográficas nas Fig. 5a, d. Isso revela ainda a morfologia compacta e suave do filme de perovskita com dopagem de FA. A morfologia da superfície de ambos os filmes de perovskita padrão e modificada em três dimensões (3D) é mostrada na Fig. 5b e e, respectivamente. As imagens do potencial de superfície são mostradas nas Fig. 5c, f, e as imagens 3D são mostradas nas informações suplementares da Fig. S3 (b &c). É claro que FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme mostra distribuição potencial mais homogênea do que MAPbI ₃ filme, indicando menos defeitos de superfície na superfície de FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme. Enquanto isso, o FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ o filme demonstra maior potencial de superfície nos limites de grão do que o filme de perovskita padrão, o que diminuirá a probabilidade de aprisionamento e recombinação dos portadores minoritários e estipula o caminho atual para os portadores minoritários alcançarem os contatos seletivos correspondentes. Aqui, ele irá melhorar o desempenho geral dos PSCs em direção a um melhor transporte de carga com recombinação suprimida.

Imagens de topografia ( a , d ), Imagens de topografia 3D ( b , e ) e imagens de potencial de superfície ( c , f ) de MAPbI ₃ filme e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme

Imagens SEM em corte transversal de MAPbI ₃ filme e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme são mostrados na Fig. 6a, b. Esses filmes de perovskita são fabricados no topo de SnO ₂ ETL. Pode ser visto claramente que a interface ETL / perovskita é muito melhorada com a incorporação de FA na perovskita. Também pode ser visto que FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ o filme é muito mais compacto e liso do que MAPbI ₃ filme. Essas melhorias favorecem a extração de portadora eficiente em interfaces. Os espectros de absorção no ultravioleta-visível (UV-Vis) foram medidos para analisar as características de absorção dos filmes de perovskita, como mostrado na Fig. 6c. FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ o filme mostra intensidades de absorção ligeiramente maiores do que o MAPbI ₃ filme. Os valores de gap foram calculados usando os espectros do gráfico Tauc mostrados em S4 a &S4b, que são 1,58 eV para MAPbI ₃ e 1,54 eV para FA _0,1 MA _0,9 PbI ₃ , demonstrando que a pequena incorporação de cátions FAI na matriz de rede MAI reduz o gap. O gap reduzido é benéfico para desenvolver células solares de perovskita de alta eficiência.

Imagens transversais de MAPbI ₃ ( a ) e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ ( b ) filmes no topo de ETL / ITO e os espectros de absorção ( c ) de filmes perovskite

Os PSCs baseados em MAPbI ₃ (PSC padrão) e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ (PSC modificado) são construídos com a estrutura de ITO / SnO ₂ / perovskite / Spiro-OMeTAD / Au. As curvas de densidade-tensão de corrente (J-V) são mostradas na Fig. 7a, e os parâmetros fotovoltaicos correspondentes estão listados na Tabela 1. É claro que a densidade de corrente de curto-circuito (J _SC ) de PSCs modificados é obviamente maior do que o de PSCs padrão, levando a um aumento significativo na eficiência do dispositivo. O PCE máximo de PSCs modificados é de 22,02% com uma tensão de circuito aberto ( V _OC ) de 1,13 V, J _SC de 25,87 mAcm ⁻² e um fator de preenchimento (FF) de 0,75. As melhorias notáveis em J _SC e PCE de PSCs modificados com base em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ implicam fortemente na coleta de transportadora melhorada. Devido às características de superfície compacta e lisa do FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filmes com grande tamanho de grão e melhor cristalinidade, extração de carga e transporte são possibilitados com perda mínima induzida por processos de recombinação. Portanto, J _SC aumentou muito e, entretanto, V _OC também é melhorado. O aumento J _SC também é parcialmente contribuído pelo gap reduzido e a absorção aprimorada em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme (conforme revelado pelas características de absorção mostradas na Fig. 6c). Para explorar ainda mais o efeito de FA em MAPbI ₃ , também usamos diferentes proporções de FA (5–20%) e o desempenho do dispositivo resultante dos PSCs correspondentes é mostrado na Fig. S5 e na Tabela S2. A incorporação de FA na perovskita com razão molar de 5 a 20% aumenta J _SC e PCE, alcançando a alta eficiência dos PSCs modificados. Os melhores valores de desempenho do dispositivo são obtidos na condição de usar FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ .

Curvas J-V ( a ), dV / dJ vs. ( J _SC + J ) ⁻¹ plotagens com curva de ajuste linear ( b ), e ln ( J _SC + J ) vs. ( V - R _S J ) plotagens com curvas de ajuste linear para os PSCs com base em MAPbI ₃ e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ ( c ) _. Espectros EQE correspondentes para perovskita modificada em comparação com PSCs padrão ( d )

Para investigar os mecanismos subjacentes para o desempenho do dispositivo notavelmente melhorado com a pequena incorporação de FA, os parâmetros de resistência em série ( R _S ) e densidade de corrente saturável reversa ( J ₀ ) foram caracterizados [29, 30]. As características J-V são declaradas por:
$$ J ={J} _ {\ mathrm {ph}} - {J} _0 \ left [\ exp \ left (\ frac {e \ left (V + AJ {R} _S \ right)} {m {K} _ {\ beta} T} \ right) -1 \ right] - \ frac {V + J {R} _S} {R _ {\ mathrm {SH}}} $$ (1)
onde J é a corrente fluindo através da carga externa, J _ph é a densidade da fotocorrente gerada por um diodo, A é a área do dispositivo, R _SH é a resistência do shunt, m refere-se ao fator de idealidade da junção pn, K _β é a constante de Boltzman, e T e e são a temperatura e a carga eletrônica, respectivamente [31, 32]. Para uma condição ideal ( R _SH é grande o suficiente) [33, 34], Eq. 1 pode ser escrito como:
$$ \ frac {dV} {dJ} =\ frac {A {K} _ {\ beta} T} {e} {\ left ({J} _ {\ mathrm {ph}} + J \ right)} ^ {-1} + {R} _S $$ (2) $$ \ ln \ left ({J} _ {\ mathrm {SC}} + J \ right) =\ frac {e} {A {K} _ { \ beta} T} \ left (V- {R} _S \ J \ right) + \ ln {\ mathrm {J}} _ 0 $$ (3)
R _S pode ser obtido no - dV / dJ vs ( J _SC - J ) ⁻¹ gráficos na Fig. 7b com uma curva de ajuste linear de acordo com a Eq. 2, que são 4,8 Ω cm ² e 2,3 Ω cm ² para PSC padrão com MAPbI ₃ e PSC modificado com FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ , respectivamente. Esta diminuição em R _S para o PSC modificado indica melhor transporte de portadores e contribui para o alto J _SC . J ₀ determinado a partir de ln ( J _SC + J ) vs. ( V - R _S J ) plotagens na Fig. 7c é 1,43 × 10 ⁻² , e 1,16 × 10 ⁻⁵ mAcm ⁻² para MAPbI ₃ e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ PSCs, respectivamente. Um menor J ₀ indica recombinação inferior e, portanto, V _OC dos PSCs modificados é melhorado. A recombinação reduzida por incorporação de FA também é consistente com a medição KPFM. Além disso, a eficiência quântica externa de resposta cruzada (EQE) foi calculada, onde fotorrespostas amplas com valores elevados são obtidas; as densidades de corrente integradas calculadas ( J _SC ) são 24,88 mAcm ⁻² e 20,25 mAcm ⁻² para dispositivos melhor modificados e padrão, respectivamente, como mostrado na Fig. 7d que é consistente com o J _SC valor calculado a partir do teste J-V.

Em geral, o EIS é uma ferramenta adequada para analisar o processo elétrico interno de PSCs. Aqui, o EIS foi executado como uma função de tensão. Os dados obtidos foram ajustados com ZView usando circuito equivalente apropriado como mostrado na Fig. 8a. A resistência à recombinação ( R rec) de cada célula solar perovskita é calculado a partir do diâmetro do semicírculo. Pode ser visto claramente que R rec de perovskita modificada solar aumentou com a pequena incorporação de FA no MAPbI ₃ o que indica a diminuição significativa na recombinação indesejada e, em contrapartida, reduz a densidade de defeito de PSCs.

Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) Gráfico de Nyquist para perovskita modificada em comparação com PSCs padrão ( a ) PCE normalizado vs. gráficos de tempo de PSCs padrão e modificados ( b )

A Figura 8b mostra que o PSC modificado com FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ mantém seu valor original até 80% mesmo após 800 h, enquanto o PSC padrão com MAPbI ₃ retém apenas menos de 60% do seu valor original. A estabilidade aprimorada do PSC com FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ correlaciona-se com a alta qualidade do FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ filme perovskite. Os problemas de estabilidade do dispositivo dos PSCs também foram caracterizados em diferentes intervalos de tempo sob condições ambientais.

A fim de confirmar a repetibilidade dos PSCs, o desempenho médio de ambos MAPbI ₃ e FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ PSCs em média de mais de 40 dispositivos são mostrados na Tabela 1, e as estatísticas dos parâmetros fotovoltaicos são mostradas na Fig. 9a-d. Pode ser visto que em PSCs com FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ , o desempenho médio também é obviamente superior aos PSCs com MAPbI ₃ e apresentam melhor reprodutibilidade.

Estatísticas de V _OC , FF PCE e J _SC de mais de 40 dispositivos para cada tipo de PSCs ( a - d )

Detalhes Experimentais

Materiais e métodos

CH ₃ NH ₃ I, PbI ₂ , CH (NH ₂ ) ₂ , e Spiro-OMeTAD foram adquiridos da Xi’an Polymer Light Technology Corp. SnO ₂ foi adquirido da Alfa Aesar. A solução precursora de FA _x MA _{1- x} PbI ₃ era composto por PbI ₂ , CH ₃ NH ₃ I e CH (NH ₂ ) ₂ agitada em uma mistura de dimetilformamida (DMF) a dimetilsulfóxido (DMSO) (9:1, vol / vol) durante a noite. A concentração de FA _0,1 MA _0,9 PbI ₃ a solução precursora era de 0,3 mol / ml. Os substratos revestidos com óxido de índio e estanho (ITO) têm uma resistência de folha de 15 Ω / □. Todos os materiais foram usados diretamente sem qualquer purificação adicional.

Fabricação de dispositivos

Todos os PSCs foram fabricados em substratos de vidro ITO. SnO ₂ foi depositado no substrato ITO pré-limpo como uma camada de transporte de elétrons (ETL). Camadas de perovskita foram depositadas no N ₂ - caixa de luvas cheia a 5000 rpm por 35 s. Aos 29 s antes da parada do revestimento por rotação, o antissolvente tolueno foi colocado no substrato. Em seguida, o substrato foi transferido para o palato quente para recozimento por 8 min a 80 ° C e depois por 10 min a 120 ° C. Após o resfriamento, o material de transporte de furo Spiro-OMeTAD foi depositado no topo da camada de perovskita por spin coating a 3000 rpm por 30 s. Após o revestimento por centrifugação de todas as camadas, as amostras foram mantidas fora do porta-luvas durante a noite para um melhor processo de oxidação. Finalmente, 80 nm de ouro (Au) foi depositado pela evaporação térmica sob 4 × 10 ⁻⁴ Condições de vácuo Pa para completar a estrutura do dispositivo.

Caracterização do dispositivo

A caracterização da corrente-tensão foi realizada com um medidor de fonte digital (Keithley Modelo 2400) em AM 1.5G a 100 mW cm ⁻² . As medições do microscópio eletrônico de varredura (SEM) foram feitas por 4800. Os padrões de difração de raios-X (XRD) foram coletados com um difratômetro de pó de raios-X D / max 2200 V com radiação Cu Kα ( λ =1,540 A). As medições de microscopia de força de sonda Kelvin (KPFM) foram feitas usando o MFP-3D infinito da Asylum Research. Todas as caracterizações foram realizadas sob constante exposição às condições ambientais e sem encapsulamento do dispositivo.

Conclusão

Em nosso trabalho, uma quantidade precisamente pequena de cátions FA é introduzida em cátions MA do MAPbI ₃ padrão à base de perovskita para melhorar a qualidade do filme em termos de lisura e cristalinidade com cobertura total da superfície. O notável PCE de 22,02% e significativamente melhorado J _SC foi obtido a partir dos PSCs com base em FA _0.1 MA _0,9 PbI ₃ perovskite. Além disso, o aprimoramento em V _OC como consequência da redução da recombinação do portador também é obtida. Estes resultados revelam que PSCs de alta eficiência com estabilidade superior podem ser fabricados com repetibilidade com base no filme compacto e liso de perovskita com cristalinidade aprimorada habilitada pela incorporação de um pequeno valor de cátions FAI em MAPbI ₃ .

Disponibilidade de dados e materiais

Os conjuntos de dados que suportam os resultados deste artigo estão incluídos no artigo.

Abreviações

PSC:: Célula solar perovskita
SEM:: Microscopia eletrônica de varredura
XRD:: Difração de raios X
FWHM:: Largura total e meio máximo
PL:: Fotoluminescência
TRPL:: Fotoluminescência resolvida pelo tempo
KPFM:: Microscopia de força de sonda Kelvin
EIS:: Espectroscopia de impedância eletroquímica

Memória de acesso aleatório resistiva (RRAM):uma visão geral dos materiais, mecanismo de comutação, desempenho, armazenamento de célula multinível (mlc), modelagem e aplicações Carbono poroso hierárquico com poros solicitados interconectados de resíduos biológicos para eletrodos supercapacitores de alto desempenho

Nanomateriais

Materiais Poliméricos

biológico

Corante

Especiarias