Camada de absorção de luz gradiente projetada para eficiência aprimorada de separação de portadora em células solares de perovskita

Resumo

O comportamento do transportador na camada de absorção de luz perovskita impacta significativamente o desempenho das células solares de perovskita (PSCs). Neste trabalho, perdas reduzidas de recombinação de portadores foram alcançadas pelo projeto de uma estrutura de banda em materiais perovskita. Um ultrafino (PbI ₂ / PbBr ₂ ) _n filme com uma proporção de espessura de gradiente foi depositado como a camada precursora de haleto de chumbo por um método de evaporação térmica, e PSCs com uma estrutura de banda de gradiente na camada de absorção de perovskita foram fabricados por um método de duas etapas na atmosfera ambiente. Para comparação, PSCs com materiais de perovskita homogêneos de MAPbI ₃ e MAPbI _x Br _{3 - x} foram fabricados também. Verificou-se que a estrutura de banda do gradiente tipo II reduz bastante o tempo de vida do portador e aumenta a eficiência de separação do portador. Como resultado, os PSCs com uma estrutura de banda gradiente exibem uma eficiência média de conversão de energia de 17,5%, que é 1–2% mais alta do que os PSCs tradicionais. Este trabalho fornece um novo método para o desenvolvimento de PSCs de alta eficiência.

Introdução

Nos últimos 10 anos, as células solares de perovskita (PSCs) tornaram-se o foco de atenção na área de energia devido à sua alta eficiência e baixo custo [1,2,3,4,5,6]. Muitos esforços têm sido focados na melhoria do desempenho da célula ou eficiência de conversão de energia (PCE) [7,8,9,10,11,12,13]. Como sabemos, o desempenho da célula depende essencialmente da eficiência de conversão de fóton em elétron incidente (IPCE) e eficiência de absorção de luz, enquanto a eficiência de separação de portadores eficiente é a chave para melhorar o IPCE. Portanto, torna-se crucial controlar o transporte de portadores gerados por fótons em materiais perovskita. Em PSCs de estrutura planar tradicional, os portadores (ou pares de elétron-buraco) são separados na interface entre a camada de transferência de elétrons (ETL) e o material de perovskita, e apenas os portadores que se difundem para a interface de separação podem ter um efeito no desempenho da célula. Conseqüentemente, muito trabalho tem sido dedicado para reduzir a recombinação de portadores durante sua difusão. Diferentes métodos, tais como recozimento com solvente [14,15,16,17], engenharia aditiva [18,19,20], passivação de superfície [21,22,23,24], etc., têm sido empregados para melhorar a qualidade do cristal de perovskita. Na verdade, o controle de alinhamento de banda é um método alternativo para reduzir as perdas de recombinação [25,26,27]. Por exemplo, Jing Zhang et al. introduziu íons móveis extrínsecos Li ⁺ / I ^- em MAPbI ₃ , e a agregação de Li ⁺ / I ^- ajustou o nível de energia da perovskita, o que tornou a extração de carga bastante eficiente de materiais de perovskita para ETL e camada de transporte de buraco (HTL) em PSCs [28]. Curiosamente, a estrutura da banda de materiais perovskita de haleto organometal pode ser facilmente ajustada alterando o componente ou conteúdo do elemento de halogênio em materiais de perovskita [29,30,31,32]. Por exemplo, Zhang et al. fabricou um MAPbI ₃ / MAPbI _x Br _{3 - x} heteroestrutura com uma estrutura de banda do tipo II e PSCs livres de HTL obtidos [33]. Em essência, é uma abordagem ideal para reduzir diretamente as perdas de recombinação através do projeto de uma estrutura de banda gradiente na camada de absorção de luz perovskita [34, 35], que suporta a separação do portador o mais rápido possível. No entanto, para o melhor de nosso conhecimento, não foi relatado até agora sobre a fabricação de materiais de perovskita com uma estrutura de banda gradiente.

Neste trabalho, PbI ultrafino ₂ e PbBr ₂ os filmes foram alternadamente depositados no substrato como as camadas precursoras de haleto de chumbo por um método de evaporação térmica, e PSCs com uma camada de absorção de perovskita projetada de gradiente foram fabricados ajustando gradualmente a proporção de espessura de PbI ₂ para PbBr ₂ filmes. Para comparação, PSCs com materiais de perovskita homogêneos de MAPbI ₃ e MAPbI _x Br _{3 - x} foram fabricados também. Microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), difração de raios-X (XRD), espectros de absorção, espectros de fotoluminescência (PL) e espectros de fotoluminescência resolvidos no tempo (TRPL) foram realizados para investigar as morfologias, distribuição de elementos, estruturas cristalinas, composições químicas, propriedades ópticas e vida útil do transportador de materiais perovskita. Verificou-se que a estrutura de banda gradiente na camada de absorção de luz perovskita reduz significativamente o tempo de vida do transportador e aumenta a eficiência de separação do transportador. Como resultado, os PSCs com uma estrutura de banda gradiente exibem uma eficiência média de conversão de energia de 17,5%, que é 1–2% mais alta do que os PSCs tradicionais.

Seção Experimental

Fabricação de dispositivos

Substratos de vidro de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) (15 Ω / sq) foram condicionados por um laser e limpos por ultra-sonicação sequencial em acetona, etanol e água deionizada por 15 min em cada. Um SnO compacto ₂ (c-SnO ₂ ) camada foi depositada nos substratos de FTO limpos por spin-coating de 0,1 M de solução de óxido de estanho de etanol (Xi'an Polymer) a 3000 rpm por 30 s e, em seguida, recozido a 200 ° C por 120 min. Após os substratos serem naturalmente resfriados à temperatura ambiente, eles foram imersos em solução de tetracloreto de estanho por 20 min a 75 ° C, sendo então enxaguados com água desionizada e secos por fluxo de nitrogênio. Três tipos de camadas de perovskita, ou seja, MAPbI ₃ , MAPbI _x Br _{3 - x} e G-MAPbI _x Br _{- x} , foram preparados por um método de duas etapas. Para fabricar MAPbI homogêneo ₃ ou MAPbI _x Br _{3 - x} filmes perovskite, PbI ₂ (99,99%, Polímero Xi’an) com uma espessura de 180 nm foi primeiro evaporado no substrato preparado a uma taxa de 0,5 nm / s. Para converter haletos de chumbo em MAPbI ₃ materiais, o filme precursor com uma solução de CH ₃ NH ₃ I (MAI) em isopropanol (40 mg / mL) foi revestido por rotação nos substratos, enquanto que para converter haletos de chumbo em MAPbI _x Br _{3 - x} , um MAI e MABr (CH ₃ NH ₃ Br) solução mista de isopropanol (razão molar:4:1) foi usada como o precursor e revestido por rotação no FTO / c-SnO como preparado ₂ / PbI ₂ substratos. Quanto à fabricação de gradiente MAPbI _x Br _{3 - x} filmes perovskite, PbI ₂ e PbBr ₂ foram evaporados alternadamente no FTO / c-SnO ₂ substrato como as camadas precursoras de haleto de chumbo, como mostrado na Fig. 1, controlando com precisão o tempo de evaporação de PbI ₂ e PbBr ₂ , e uma camada heterogênea de haleto de chumbo de 180 nm com uma proporção de espessura de gradiente, consistindo em (11,6 nm PbI ₂ /0,4 nm PbBr ₂ ) / (11,2 nm PbI ₂ / 0,8 nm PbBr ₂ ) /....../ (6 nm PbI ₂ / 6 nm PbBr ₂ ), foi obtido. E então o filme precursor com uma solução de MAI em isopropanol (40 mg / mL) foi revestido por rotação no FTO / c-SnO conforme preparado ₂ / (PbI ₂ / PbBr ₂ ) ₁₅ substratos. Todas as velocidades de revestimento por rotação acima foram ajustadas para 5500 rpm e todas as amostras foram recozidas a 110 ° C por 60 min. O material de transporte do orifício (HTM) foi depositado por spin-coating a 4000 rpm por 30 s, que era composto por 72 mg de spiro-OMeTAD, 28,8 μL de 4tert-butilpiridina e 17,5 μL de 520 mg / mL de lítio bis- ( trifluorometanossulfonil) imida em acetonitrila em 1 mL de clorobenzeno. Todos os processos acima são operados em atmosfera de ar com umidade relativa de 35%. Finalmente, eletrodos de ouro de 80 nm de espessura foram depositados na parte superior dos dispositivos por um método de evaporação térmica. A área ativa da célula foi medida em 0,07 cm ² .

Esquema do processo de fabricação do gradiente MAPbI _x Br _{3 - x} filmes perovskite

Caracterização

Morfologias das amostras e imagens de mapeamento EDS foram examinadas por um SEM de emissão de campo de alta resolução (FE-SEM, Zeiss Sigma). As estruturas de cristal foram analisadas por XRD (Ultima IV, Rigaku, Cu Kα: λ =0,15406 nm). Os espectros de absorção dos filmes de perovskita foram caracterizados por um espectrofotômetro UV / Vis (PerkinElmer, Lambda 850). As curvas de densidade de corrente-tensão (J-V) foram medidas por um medidor de fonte digital (B2901A, Keysight) sob um simulador solar AM 1.5 (SS150, Zolix). O IPCE foi medido no modo AC em um sistema de teste (QE-R, Spectral Response Measurement System) (Enli Technology Co. Ltd.) com uma lâmpada de tungstênio-halogênio como fonte de luz. Os espectros de PL e TRPL foram medidos por um espectrômetro de fluorescência de infravermelho próximo transiente em estado estacionário (FLS 980) em um comprimento de onda de laser de 377 nm como uma fonte de excitação.

Resultados e discussão

As morfologias da superfície e da seção transversal dos filmes de perovskita foram caracterizadas por MEV. A Figura 2 a – c mostra as imagens de superfície das amostras de perovskita de MAPbI ₃ , MAPbI _x Br _{3 - x} , e gradiente MAPbI _x Br _{3 - x} (rotulado como G-MAPbI _x Br _{3 - x} ), respectivamente. As inserções são suas imagens transversais. Todas as amostras apresentam uma superfície uniforme e compacta, indicando a boa qualidade cristalina dos materiais perovskita. Notavelmente, as amostras demonstram os diferentes tamanhos de grãos. O MAPbI _x Br _{3 - x} amostra tem um tamanho de grão médio na ordem de micrômetros, enquanto para o MAPbI ₃ e G-MAPbI _x Br _{3 - x} amostras, os tamanhos de grão são ~ 350 nm e ~ 450 nm, respectivamente. A diferença de tamanho deve estar relacionada ao processo de crescimento do material. Quanto ao MAPbI _x Br _{3 - x} amostra, uma solução mista de isopropanol MAI e MABr foi utilizada como precursor, enquanto, para as outras duas amostras, apenas a solução de isopropanol MAI foi adotada. Os átomos de Br na solução do precursor tendem a deslocar lentamente os átomos I durante o processo de crescimento por causa de seus raios atômicos diferentes, o que é propício para reduzir a taxa de crescimento e aumentar o tamanho do grão. Este comportamento também é observado em outros relatórios [36, 37]. Além disso, conforme mostrado nas inserções da Fig. 2, a espessura para todas as três amostras é controlada a ~ 350 nm, que é semelhante ao valor otimizado no relatório anterior [38].

A superfície e as morfologias de seção transversal de filmes de perovskita: a MAPbI ₃ , b MAPbI _x Br _{3 - x} , e c G-MAPbI _x Br _{3 - x} . As inserções são suas imagens transversais

Para elucidar as estruturas cristalinas e composições de diferentes amostras, medições de XRD foram realizadas com os resultados da Fig. 3a. Os picos de difração em torno de 14,1 °, 28,4 °, 31,8 ° e 40,9 ° são indexados aos planos (110), (220), (312) e (330) de MAPbI ₃ material, respectivamente. Não há pico característico correspondente ao PbI hexagonal ₂ ou PbBr ₂ , revelando a conversão completa. Com relação ao MAPbI ₃ amostra, como mostrado na Fig. 3b, os picos de difração do MAPbI _x Br _{3 - x} e G-MAPbI _x Br _{3 - x} as amostras mudam ligeiramente para os 2 θ maiores graus e quase aparecem na mesma posição, indicando o conteúdo análogo de dopagem dos átomos de Br [32]. A Figura 3 c mostra seus espectros de absorção. Para o MAPbI ₃ amostra, uma borda de absorção óbvia em ~ 785 nm é observada, correspondendo a um bandgap de 1,58 eV. Para as outras duas amostras, ambas as bordas de absorção se movem para ~ 755 nm, correspondendo a um bandgap de 1,64 eV. Empiricamente, o bandgap E _g pode ser estimado pela seguinte equação quadrática:
$$ {E} _g \ left (MAPb {I} _x {Br} _ {3-x} \ right) =2,29-0,35x + 0,037 {x} ^ 2, $$

a Padrões de XRD de filmes perovskita, b seu alargamento parcial, e c espectro de absorção

portanto, o conteúdo de Br pode ser estimado em ~ 16% [32]. É importante notar que embora o MAPbI _x Br _{3 - x} e G-MAPbI _x Br _{3 - x} as amostras têm quase as mesmas bordas de absorção, as inclinações das curvas exibem uma certa diferença. A borda de absorção para o G-MAPbI _x Br _{3 - x} amostra é relativamente suave, o que pode ser porque é um material perovskita não homogêneo que possui um bandgap não idêntico.

Os PSCs foram fabricados usando as três amostras acima e rotulados como PSC-I, PSC-I / Br e PSC-G-I / Br, respectivamente. A Figura 4a exibe as curvas características J-V. Os parâmetros de desempenho detalhados estão resumidos na tabela inserida. Pode-se observar que o PSC-GI / Br apresenta o melhor desempenho com um PCE de 18,2%, correspondendo a uma tensão de circuito aberto (Voc) de 1,07 V, uma densidade de corrente de curto-circuito (Jsc) de 22,5 mA / cm ² , e um fator de preenchimento (FF) de 75,6%. Compreensivelmente, o Voc de ambas as células contendo Br é 0,06 V maior do que o da célula sem o componente Br, uma vez que o doping com Br expande o bandgap do material de perovskita e melhora o Voc [1]. Além disso, em comparação com as outras duas células, a célula PSC-I / Br tem um Jsc significativamente reduzido (21,7 mA / cm ² ) Isso pode ser devido à menor absorção de luz no material perovskita devido ao seu maior bandgap. Para confirmar a eficácia do experimento, fabricamos 80 dispositivos para cada tipo de célula. A Figura 4b exibe os histogramas PCE. Obviamente, os dispositivos PSC-G-I / Br têm o PCE médio mais alto de 17,5%, enquanto os dispositivos PSC-I e PSC-I / Br exibem os PCEs médios mais baixos, correspondendo a ~ 15,8% e ~ 16,7%, respectivamente. A Figura 4c mostra os resultados de estabilidade. Após três semanas, o desempenho da célula é quase reduzido em 60%. Aqui, deve ser mencionado que nosso experimento é totalmente operado em atmosfera de ar (umidade relativa de 35%), e os PSCs com maior eficiência e estabilidade podem ser alcançados quando são fabricados em um ambiente de baixa umidade.

a Curvas J-V dos PSCs, a inserção é seus resultados de parâmetro. b Os histogramas PCE de dispositivos PSC. c Evolução PCE de dispositivos não encapsulados sob armazenamento escuro em uma caixa seca (25 ° C, UR 30%). d Curvas IPCE dos PSCs

Para revelar o mecanismo de melhor desempenho nos dispositivos PSC-G-I / Br, foram realizadas as medições de IPCE, PL, EDS e TRPL para as diferentes amostras. A Figura 4 d mostra suas curvas IPCE com a faixa de comprimento de onda de 300 a 800 nm. Existem pequenas diferenças no comprimento de onda de corte e na intensidade do IPCE. Já o dispositivo PSC-I apresenta a maior região efetiva de 300 a 780 nm, contribuindo para o Jsc máximo. Em contraste, os dispositivos contendo Br (isto é, PSC-I / Br e PSC-G-I / Br) exibem o comprimento de onda de corte mais curto devido ao intervalo de banda maior. Notavelmente, em comparação com o dispositivo PSC-I / Br, o dispositivo PSC-G-I / Br tem o IPCE mais alto na faixa de 500 a 750 nm, resultando no maior Jsc. Este fenômeno pode estar relacionado à distribuição da absorção de luz no material perovskita. Sabe-se que o coeficiente de extinção do material perovskita diminui com o aumento do comprimento de onda da luz na faixa do visível [39]. Portanto, quando a luz solar incide na célula de perovskita, a luz de comprimento de onda curto tende a ser absorvida na região próxima à interface de separação devido à sua pequena profundidade de penetração, e os portadores fotogerados têm a maior eficiência de separação, enquanto os longos - a luz de comprimento de onda tem a profundidade de penetração mais profunda e mais portadoras fotogeradas localizam-se longe da interface de separação, o que não conduz à separação de portadoras. Consequentemente, como mostrado na Fig. 4d, para o dispositivo PSC-I / Br ou PSC-I, o IPCE no comprimento de onda longo é ligeiramente menor do que no comprimento de onda curto. No entanto, para o dispositivo PSC-G-Br / I, a estrutura da banda de gradiente de energia contribui mais para a melhoria da eficiência de separação da portadora longe da interface do que perto da interface. Portanto, uma melhoria significativa de IPCE aparece no comprimento de onda longo (500-750 nm).

A Figura 5a mostra seus espectros de PL medidos da frente (do material de perovskita) e da parte de trás (do vidro). No caso de MAPbI ₃ e MAPbI _x Br _{3 - x} materiais, as posições do pico de PL localizam-se em 780 e 752 nm, respectivamente, correspondendo ao bandgap de 1,58 e 1,64 eV, que concordam bem com os resultados na Fig. 3c. Enquanto isso, as posições de pico dos espectros de PL medidos dos diferentes lados são as mesmas, demonstrando os materiais homogêneos. Curiosamente, para o MAPbI _x Br _{3 - x} , os dois espectros de PL exibem as diferentes posições de pico localizando a 734 nm e 771 nm, respectivamente, correspondendo a uma diferença de bandgap de 80 meV; além disso, a largura total na metade do máximo (FWHM) dos espectros PL é mais ampla do que a de MAPbI ₃ ou MAPbI _x Br _{3 - x} materiais. Esses fenômenos devem estar relacionados à distribuição não homogênea do Br em materiais perovskita. Quanto ao G-MAPbI _x Br _{3 - x} amostra, é equivalente a material multicomponente, e o espectro PL é composto de múltiplos espectros, resultando no alargamento de FWHM. Além disso, quando a luz de excitação incide em lados diferentes, cada espectro contribui de forma diferente para o espectro PL total. No caso do espectro PL medido de frente, mais contribuições são do material perovskita da superfície com o maior bandgap, resultando na posição de pico do espectro PL localizado no comprimento de onda mais curto. E vice-versa, a posição de pico do espectro PL medido na parte traseira localiza-se no comprimento de onda mais longo. Para analisar melhor a distribuição do elemento Br, o mapeamento EDS dos elementos I e Br foi realizado para o MAPbI _x Br _{3 - x} e G-MAPbI _x Br _{3 - x} amostras. Conforme mostrado na Fig. 5c – g, os elementos I e Br se distribuem quase uniformemente em toda a camada de perovskita para o MAPbI _x Br _{3 - x} amostra, enquanto uma distribuição de gradiente I e Br ao longo da direção longitudinal pode ser claramente observada para o G-MAPbI _x Br _{3 - x} como mostrado na Fig. 5h-l, e além disso, quanto mais próximo do substrato FTO, menor o conteúdo de Br. Esses resultados são consistentes com a expectativa original. Além disso, pode ser visto na Fig. 5a que a intensidade PL para o G-MAPbI _x Br _{3 - x} o material é nitidamente inferior ao das outras duas amostras. Como sabemos, a intensidade da emissão é significativamente afetada pela vida útil do transportador do material perovskita. A Figura 5 b representa os espectros TRPL medidos a 770 nm para diferentes amostras. Ajustamos o tempo de vida da portadora por meio de uma função de decaimento exponencial de dois componentes [40]:
$$ F (t) =A + {B} _1 \ exp \ left (\ frac {-t} {\ tau_1} \ right) + {B} _2 \ exp \ left (\ frac {-t} {\ tau_2} \ right), $$

a Espectros de PL no estado estacionário. b Espectros TRPL. c Imagem de seção transversal de um MAPbI _x Br _{3 - x} filme. d , e Imagens de mapeamento EDS de elementos I e Br na área marcada em ( c ), respectivamente. f , g Intensidade relativa do elemento I e Br com base em ( d ) e ( e ) imagens ao longo da direção longitudinal. h Imagem transversal de um G-MAPbI _x Br _{3 - x} filme. eu , j Imagens de mapeamento EDS de elementos I e Br na área marcada em ( h ), respectivamente. k , l Intensidade relativa dos elementos I e Br com base em ( i ) e ( j ) imagens ao longo da direção longitudinal

onde A é a constante de deslocamento da linha de base, B ₁ e B ₂ são as amplitudes de atenuação correspondentes deste componente, e τ ₁ e τ ₂ é o tempo de decadência. O tempo de vida médio de recombinação ( τ _ave ) pode ser calculado pela seguinte equação:
$$ {\ tau} _ {ave} =\ frac {\ sum {B} _i {\ tau} _i ^ 2} {\ sum {B} _i {\ tau} _i}. $$
Os valores de ajuste de τ _ave para MAPbI ₃ e MAPbI _x Br _{3 - x} e G-MAPbI _x Br _{3 - x} , são 18,4 ns, 18,1 ns e 13,1 ns, respectivamente. Pode ser visto que o G-MAPbI _x Br _{3 - x} a amostra tem o menor tempo de vida do portador. Como sabemos, a qualidade do material também pode impactar o tempo de vida do transportador, e uma qualidade ruim resultará em um curto tempo de vida do transportador [41,42,43]. De acordo com nossos resultados de XRD mostrados na Fig. 3a, os picos característicos em 14,1 ° são nítidos e seus FWHMs são quase os mesmos para as três amostras, o que demonstra que há pouca diferença em suas qualidades de cristal [15, 43]. Além disso, nenhum alargamento aparece para o espectro FWHM de PL em MAPbI _x Br _{3 - x} em comparação com MAPbI ₃ , como mostrado na Fig. 5a, demonstrando que nossa tecnologia de fabricação é adequada para a preparação de materiais de perovskita com elementos de halogênio mistos. Além disso, em nosso experimento, o PSC-G-MAPbI _x Br _{3 - x} exibe o PCE mais alto em comparação com outros dois tipos de células, o que vai contra a baixa qualidade do G-MAPbI _x Br _{3 - x} material. Portanto, é razoável acreditar que o menor tempo de decaimento no espectro TRPL é atribuído principalmente à estrutura de banda de gradiente e a maior eficiência de separação de portadoras no G-MAPbI _x Br _{3 - x} material. Nesse sentido, a estrutura de banda gradiente projetada em nosso experimento é benéfica para a separação de portadores e desempenho do dispositivo em comparação com a estrutura de banda homogênea tradicional.

A fim de elaborar mais como a estrutura de banda de gradiente afeta o desempenho de PSCs, diagramas esquemáticos do princípio de funcionamento para PSCs com ou sem uma estrutura de banda de gradiente no material de perovskita foram desenhados na Fig. 6. Quanto à estrutura tradicional de PSC mostrada em Fig. 6a, pares de elétron-buraco são gerados em primeiro lugar em materiais perovskita sob irradiação de luz e, em seguida, eles são separados na interface entre SnO ₂ e material perovskite, levando à produção atual. Deste ponto de vista, apenas os pares elétron-buraco que se difundem para a interface de separação podem contribuir para a corrente de saída. Portanto, a melhoria da qualidade do cristal tem sido amplamente empregada para melhorar o desempenho da célula devido ao aumento do número de pares de elétron-buraco que alcançam a interface de separação. Com base em relatórios anteriores [44], a banda condutiva para material de perovskita levemente dopado com Br (MAPbI _x Br _{3 - x} ) aumentará gradualmente com o conteúdo de Br, enquanto a faixa de saia quase se mantém fixa. À luz disso, a estrutura de banda para o PSC com um teor de Br gradiente é desenhada na Fig. 6b. Em comparação com a estrutura de banda tradicional mostrada na Fig. 6a, a estrutura de gradiente suporta a separação do portador dentro dos materiais perovskita, o que reduz significativamente a recombinação radiativa ou não radiativa do portador durante o processo de difusão, melhorando assim a eficiência de separação do portador e o desempenho da célula.

Diagramas esquemáticos do princípio de funcionamento para diferentes PSCs. a PSC sem uma estrutura de banda gradiente do tipo II. b PSC com uma estrutura de banda gradiente

Conclusões

Neste trabalho, camadas de absorção de perovskita com estrutura de banda gradiente ou não gradiente foram projetadas e fabricadas por um método de duas etapas e três tipos de PSCs, ou seja, PSC-I, PSC-I / Br e PSC-GI / Br, foram alcançados. Os resultados revelam que a estrutura da banda gradiente em camadas de absorção de perovskita é benéfica para a redução das perdas por recombinação de portadores. Uma eficiência aprimorada de separação de portadora e IPCE foi alcançada no PSC com uma estrutura de banda gradiente. Como resultado, o tipo de PSCs exibe um PCE médio de 17,5%, que é 1–2% maior do que o de PSCs tradicionais. Este trabalho abre uma maneira de projetar PSCs de alta eficiência.

Disponibilidade de dados e materiais

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