Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của tiền chất CH3NH3I/CH3NH3Br lên các tính chất cấu trúc và hình thái bề mặt của các màng perovskite halide pha trộn methylammonium lead được điện phân
Tóm tắt
Perovskite halide organometallic đã nổi lên như một loại vật liệu đa năng với các ứng dụng thú vị trong các thiết bị quang điện tử như pin mặt trời, đi-ốt phát sáng, cảm biến quang và đi-ốt laser. Mặc dù có nhiều hi vọng về hiệu suất, nhưng quy trình sản xuất trong không khí bình thường và độ ổn định của nó vẫn phải được giải quyết như những vấn đề chính của loại vật liệu này. Trong công trình này, một quy trình chế tạo linh hoạt và có thể mở rộng các lớp perovskite halide pha trộn thông qua việc lắng đọng điện hóa PbO2 trên các substrate FTO (oxit thiếc dop fluor) và biến đổi hơi đôi với các hơi HX và CH3NH3X (X = I & Br) mà không sử dụng hộp găng hoặc hệ thống chân không cao đã được chứng minh. Các lớp perovskite điện phân tinh thể cao, không có rỗng được đạt được trên substrate FTO. Các xử lý bằng các tiền chất CH3NH3Br/CH3NH3I cũng được điều tra để kiểm tra ảnh hưởng khả thi đến chất lượng của lớp perovskite cuối cùng. Nó đã chỉ ra rằng việc sử dụng tiền chất CH3NH3I hoặc CH3NH3Br trong bước cuối cùng của quá trình tổng hợp điện hóa có thể xác định các tính chất của phim perovskite. Khi các phim PbI2 và PbBr2 tiếp xúc với hơi CH3NH3Br, các perovskite xử lý bằng brom đã được đạt được với kích thước hạt đồng nhất khoảng 1,5 đến 2,3 μm. Xử lý tương tự với hơi CH3NH3I dẫn đến các lớp perovskite có kích thước hạt nhỏ hơn (~ 0,7 μm). Các tính chất cuối cùng của tất cả các lớp đã chế tạo, bao gồm khả năng hấp thụ quang, băng tần, các pha tinh thể và thành phần hóa học, đã được đặc trưng và so sánh.
Từ khóa
#perovskite halide #điện phân #kích thước hạt #chất lượng màng #tiền chất methylammoniumTài liệu tham khảo
Kostopoulou A, Vernardou D, Savva K, Stratakis E (2019) All-inorganic lead halide perovskite nanohexagons for high performance air-stable lithium batteries. Nanoscale 11(3):882–889. https://doi.org/10.1039/C8NR10009H
Nedelcu G, Protesescu L, Yakunin S, Bodnarchuk MI, Grotevent MJ, Kovalenko MV (2015) Fast anion-exchange in highly luminescent nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX 3 , X = Cl, Br, I). Nano Lett 15(8):5635–5640. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02404
Wang Y, Lv Z, Zhou L, Chen X, Chen J, Zhou Y, Roy VAL, Han ST (2018) Emerging perovskite materials for high density data storage and artificial synapses. J Mater Chem C 6(7):1600–1617. https://doi.org/10.1039/C7TC05326F
Wu Y, Chen W, Chen G, Liu L, He Z, Liu R (2018) The impact of hybrid compositional film/structure on organic–inorganic Perovskite solar cells. Nanomaterials 8(6):356. https://doi.org/10.3390/nano8060356
Park N-G (2015) Perovskite solar cells: an emerging photovoltaic technology. Mater Today 18(2):65–72. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.07.007
Protesescu L, Yakunin S, Bodnarchuk MI, Krieg F, Caputo R, Hendon CH, Yang RX, Walsh A, Kovalenko MV (2015) Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX 3 , X = Cl, Br, and I): novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut. Nano Lett 15(6):3692–3696. https://doi.org/10.1021/nl5048779
Chen Q, De Marco N, Yang Y(M) et al (2015) Under the spotlight: the organic–inorganic hybrid halide perovskite for optoelectronic applications. Nano Today 10(3):355–396. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2015.04.009
Zeng X, Zhou T, Leng C, Zang Z, Wang M, Hu W, Tang X, Lu S, Fang L, Zhou M (2017) Performance improvement of perovskite solar cells by employing a CdSe quantum dot/PCBM composite as an electron transport layer. J Mater Chem A 5(33):17499–17505. https://doi.org/10.1039/C7TA00203C
Abdy H, Aletayeb A, Bashirpour M, Heydari Z, Kolahdouz M, Asl-Soleimani E, Kolahdouz Z, Zhang G (2019) Synthesis, optical characterization, and simulation of organo-metal halide perovskite materials. Optik (Stuttg) 191:100–108. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.06.007
Kojima A, Teshima K, Shirai Y, Miyasaka T (2009) Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. J Am Chem Soc 131(17):6050–6051. https://doi.org/10.1021/ja809598r
Green MA, Ho-Baillie A (2017) Perovskite solar cells: the birth of a new era in photovoltaics. ACS Energy Lett 2(4):822–830. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00137
Alta F, Asu ES (2020) Best Research-Cell Efficiencies. 2020
Zhang F, Zhu K (2019) Additive engineering for efficient and stable perovskite solar cells. Adv Energy Mater 1902579(13):1902579. https://doi.org/10.1002/aenm.201902579
Yao Z, Wang W, Shen H, Zhang Y, Luo Q, Yin X, Dai X, Li J, Lin H (2017) CH3NH3PbI3 grain growth and interfacial properties in meso-structured perovskite solar cells fabricated by two-step deposition. Sci Technol Adv Mater 18(1):253–262. https://doi.org/10.1080/14686996.2017.1298974
Schlipf J, Askar AM, Pantle F, Wiltshire BD, Sura A, Schneider P, Huber L, Shankar K, Müller-Buschbaum P (2018) Top-down approaches towards single crystal perovskite solar cells. Sci Rep 8(1):4906. https://doi.org/10.1038/s41598-018-23211-x
Qiu L, Ono LK, Qi Y (2018) Advances and challenges to the commercialization of organic–inorganic halide perovskite solar cell technology. Mater Today Energy 7:169–189. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2017.09.008
Huang F, Li M, Siffalovic P, Cao G, Tian J (2019) From scalable solution fabrication of perovskite films towards commercialization of solar cells. Energy Environ Sci 12(2):518–549. https://doi.org/10.1039/C8EE03025A
Costa JCS, Azevedo J, Araújo JP, Santos LMNBF, Mendes A (2018) High purity and crystalline thin films of methylammonium lead iodide perovskites by a vapor deposition approach. Thin Solid Films 664:12–18. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.08.026
Ono LK, Leyden MR, Wang S, Qi Y (2016) Organometal halide perovskite thin films and solar cells by vapor deposition. J Mater Chem A 4(18):6693–6713. https://doi.org/10.1039/C5TA08963H
Ávila J, Momblona C, Boix PP, Sessolo M, Bolink HJ (2017) Vapor-deposited perovskites: the route to high-performance solar cell production? Joule 1(3):431–442. https://doi.org/10.1016/j.joule.2017.07.014
Charles UA, Ibrahim MA, Teridi MAM (2018) Electrodeposition of organic–inorganic tri-halide perovskites solar cell. J Power Sources 378:717–731. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.12.075
Cui X-P, Jiang K-J, Huang J-H, Zhou XQ, Su MJ, Li SG, Zhang QQ, Yang LM, Song YL (2015) Electrodeposition of PbO and its in situ conversion to CH 3 NH 3 PbI 3 for mesoscopic perovskite solar cells. Chem Commun 51(8):1457–1460. https://doi.org/10.1039/C4CC08269A
Chen H, Wei Z, Zheng X, Yang S (2015) A scalable electrodeposition route to the low-cost, versatile and controllable fabrication of perovskite solar cells. Nano Energy 15:216–226. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.04.025
Koza JA, Hill JC, Demster AC, Switzer JA (2016) Epitaxial electrodeposition of methylammonium lead iodide perovskites. Chem Mater 28(1):399–405. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b04524
Popov G, Mattinen M, Kemell ML, Ritala M, Leskelä M (2016) Scalable route to the fabrication of CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite thin films by electrodeposition and vapor conversion. ACS Omega 1(6):1296–1306. https://doi.org/10.1021/acsomega.6b00351
Huang J, Jiang K, Cui X, Zhang QQ, Gao M, Su MJ, Yang LM, Song Y (2015) Direct conversion of CH3NH3PbI3 from electrodeposited PbO for highly efficient planar perovskite solar cells. Sci Rep 5(1):15889. https://doi.org/10.1038/srep15889
Kosta I, Grande H, Tena-Zaera R (2017) Dimethylformamide-free processing of halide perovskite solar cells from electrodeposited PbI2 precursor films. Electrochim Acta 246:1193–1199. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.06.104
Li W, Yang J, Jiang Q, Li R, Zhao L (2018) Electrochemical deposition of PbI 2 for perovskite solar cells. Sol Energy 159:300–305. https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.10.077
Aitdads H, Bouzit S, Nkhaili L et al (2016) Structural, optical and electrical properties of planar mixed perovskite halides/Al-doped zinc oxide solar cells. Sol Energy Mater Sol Cells 148:30–33. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.09.063
Yusoff ARBM, Nazeeruddin MK (2016) Organohalide lead perovskites for photovoltaic applications. J Phys Chem Lett 7(5):851–866. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b02893
Jeon NJ, Noh JH, Kim YC, Yang WS, Ryu S, Seok SI (2014) Solvent engineering for high-performance inorganic-organic hybrid perovskite solar cells. Nat Mater 13(9):897–903. https://doi.org/10.1038/nmat4014
Li X, Pletcher D, Walsh FC (2011) Electrodeposited lead dioxide coatings. Chem Soc Rev 40(7):3879–3894. https://doi.org/10.1039/c0cs00213e
Belarbi E, Vallés-Pelarda M, Clasen Hames B, Sanchez RS, Barea EM, Maghraoui-Meherzi H, Mora-Seró I (2017) Transformation of PbI2, PbBr2 and PbCl2 salts into MAPbBr3 perovskite by halide exchange as an effective method for recombination reduction. Phys Chem Chem Phys 19(17):10913–10921. https://doi.org/10.1039/c7cp01192j
Yang B, Keum J, Ovchinnikova OS, Belianinov A, Chen S, du MH, Ivanov IN, Rouleau CM, Geohegan DB, Xiao K (2016) Deciphering halogen competition in organometallic halide perovskite growth. J Am Chem Soc 138(15):5028–5035. https://doi.org/10.1021/jacs.5b13254
Cui D, Yang Z, Yang D, Ren X, Liu Y, Wei Q, Fan H, Zeng J, Liu S(F) (2016) Color-tuned perovskite films prepared for efficient solar cell applications. J Phys Chem C 120(1):42–47. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b09393
Mali SS, Hong CK, Inamdar AI, Im H, Shim SE (2017) Efficient planar n-i-p type heterojunction flexible perovskite solar cells with sputtered TiO 2 electron transporting layers. Nanoscale 9(9):3095–3104. https://doi.org/10.1039/c6nr09032j
Alexander L, Klug HP (1950) Determination of crystallite size with the X-ray spectrometer. J Appl Phys 21(2):137–142. https://doi.org/10.1063/1.1699612
Viezbicke BD, Patel S, Davis BE, Birnie DP (2015) Evaluation of the Tauc method for optical absorption edge determination: ZnO thin films as a model system. Phys Status Solidi 252(8):1700–1710. https://doi.org/10.1002/pssb.201552007
Costa JCS, Taveira RJS, Lima CFRAC, Mendes A, Santos LMNBF (2016) Optical band gaps of organic semiconductor materials. Opt Mater 58:51–60. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2016.03.041
Noh JH, Im SH, Heo JH, Mandal TN, Seok SI (2013) Chemical management for colorful, efficient, and stable inorganic-organic hybrid nanostructured solar cells. Nano Lett 13(4):1764–1769. https://doi.org/10.1021/nl400349b
Ghosh D, Walsh Atkins P, Islam MS, Walker AB, Eames C (2017) Good vibrations: locking of octahedral tilting in mixed-cation iodide perovskites for solar cells. ACS Energy Lett 2(10):2424–2429. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00729