Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tạo ra và vận chuyển tải điện hiệu quả của hạt lượng tử CsPb1-xMnx(Br/Cl)3 trong tế bào mặt trời perovskite dựa trên carbon hiệu suất cao
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, hạt lượng tử CsPb1-xMnx(Br/Cl)3 với cường độ phát quang cao được báo cáo. Thông qua việc doping Mn2+, các khuyết tật trong cấu trúc lưới được giảm thiểu và góc liên kết giữa các hướng x và y trong một ô đơn vị thay đổi từ 120° xuống 90°. Khi hàm lượng Mn tăng lên, dải năng lượng của hạt lượng tử giảm từ -3.54 đến -3.96 eV, gần hơn với mức năng lượng 4T1 của Mn2+. Năng suất phát quang xác nhận sự cải thiện tính phát quang đặc trưng khi hàm lượng Mn gia tăng. Hơn nữa, hạt lượng tử CsPb1-xMnx(Br/Cl)3 được đưa vào lớp hoạt tính của tế bào mặt trời perovskite (PSCs) dựa trên carbon. Nhờ vào việc cải thiện phát quang đặc trưng và việc khử trừ khuyết tật, việc tạo ra các tải điện phát quang được thúc đẩy và quá trình vận chuyển tải điện trong lớp perovskite được cải thiện. Phát quang ổn định và hiệu suất chuyển đổi photon tới electron xác nhận việc thúc đẩy hạt lượng tử trong việc tạo ra các tải điện phát quang và hiệu suất thu hồi electron. Đồng thời, nhờ vào các dải năng lượng có thể tùy chỉnh của hạt lượng tử, các tế bào tối ưu hóa có sự căn chỉnh tốt hơn về dải năng lượng, giúp cải thiện điện áp mạch hở. Cuối cùng, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của PSCs đạt 14.76%, cao hơn 15.76% so với mẫu tham chiếu 12.75%.
Từ khóa
#hạt lượng tử CsPb1-xMnx(Br/Cl)3 #tế bào mặt trời perovskite #phát quang #khử trừ khuyết tật #hiệu suất chuyển đổi năng lượngTài liệu tham khảo
M.M. Makhlouf, H. Khallaf, M.M. Shehata, Appl. Phys. A 128, 98 (2022). https://doi.org/10.1007/s00339-021-05215-z
A.B. Roy, K.V. Kumar, M. Saha, Appl. Phys. A 127, 119 (2021). https://doi.org/10.1007/s00339-020-04208-8
Y. Ozen, Appl. Phys. A 126, 632 (2020). https://doi.org/10.1007/s00339-020-03808-8
N. Ali, A. Hussain, R. Ahmed, M.K. Wang, C. Zhao, B.U. Haq, Y.Q. Fu, Renew Sust Energ Rev 59, 726 (2016). https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.268
A.M. Elnaggar, M.M. Osman, A.Q. Alanazi, M.B. Mohamed, M.A. Edbah, A.M. Aldhafiri, Z.K. Heiba, H.A. Albrithen, Appl. Phys. A 128, 378 (2022). https://doi.org/10.1007/s00339-022-05527-8
T.M.W.J. Bandara, J.M.C. Hansadi, F. Bella, Ionics 28, 2563 (2022). https://doi.org/10.1007/s11581-022-04582-8
A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc 131, 6050 (2009). https://doi.org/10.1021/ja809598r
J.J. Yoo, G. Seo, M.R. Chua, T.G. Park, Y. Lu, F. Rotermund, Y. Kim, C.S. Moon, N.J. Jeon, J.P.C. Baena, V. Bulovic, S.S. Shin, M.G. Bawendi, J. Seo, Nature 590, 587 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03285-w
J. Jeong, M. Kim, J. Seo, H. Lu, P. Ahlawat, A. Mishra, Y. Yang, M.A. Hope, F.T. Eickemeyer, M. Kim, Y.J. Yoon, I.W. Choi, B.P. Darwich, S.J. Choi, Y. Jo, J.H. Lee, B. Walker, S.M. Zakeeruddin, L. Emsley, U. Rothlisberger, A. Hagfeldt, D.S. Kim, M. Gratzel, J.Y. Kim, Nature 592, 381 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03406-5
X. Tian, F. You, A.C.S. Sustain, Chem. Eng. 9, 11247 (2021). https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c03927
N. Pirrone, F. Bella, S. Hernandez, Green Chem. 24, 5379 (2022). https://doi.org/10.1039/D2GC00292B
Z. Li, X. Liu, C. Zuo, W. Yang, X. Fang, Adv. Mater. 33, 2103010 (2021). https://doi.org/10.1002/adma.202103010
F. Cao, Z. Li, X. Liu, Z. Shi, X. Fang, Adv. Funct. Mater. 2206151 (2022) https://doi.org/10.1002/adfm.202206151
L. Fagiolari, M. Sampo, A. Lamberti, J. Amici, C. Francia, S. Bodoardo, F. Bella, Energy Stor. Mater. 51, 400 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.06.051
S. Kang, S. Park, S. Park, H. Kwon, J. Lee, K.H. Hong, Y.J. Pu, J. Park, Mater. Today. Energy 21, 100749 (2021). https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100749
D. Sun, K. Zhang, S. Mei, J. Xu, Y. Jiang, X. Xiao, Y. Zhou, F. Mei, J. Phys. D Appl. Phys. 54, 214002 (2021). https://doi.org/10.1088/1361-6463/abe502
H.P. Wang, S. Li, X. Liu, Z. Shi, X. Fang, J.H. He, Adv. Mater. 33, 2003309 (2021). https://doi.org/10.1002/adma.202003309
N.S. Kumar, K.C.B. Naidu, J. Mater. 7, 940 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jmat.2021.04.002
Q. Wang, X. Zhang, Z. Jin, J. Zhang, Z. Gao, Y. Li, S.F. Liu, ACS Energy Lett. 2, 1479 (2017). https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00375
S.R. Ali, M.M. Faisal, K.C. Sanal, M.W. Iqbal, Sol. Energy 221, 254 (2021). https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.04.040
D.H. Nguyen, J.Y. Sun, C.Y. Lo, J.M. Liu, W.S. Tsai, M.H. Li, S.J. Yang, C.C. Lin, S.D. Tzeng, Y.R. Ma, M.Y. Lin, C.C. Lai, Adv. Mater. 33, 2170092 (2021). https://doi.org/10.1002/adma.202170092
D. Chen, D. Huang, M. Yang, K. Xu, J. Hu, S. Liang, H. Zhu, Nano Res. 15, 644 (2021). https://doi.org/10.1007/s12274-021-3538-1
M.A. Padhiar, M. Wang, Y. Ji, Y. Zhou, H. Qiu, Z. Yang, Nano Express 1, 030033 (2020). https://doi.org/10.1088/2632-959x/abcf8e
D.J. Kubicki, D. Prochowicz, A. Pinon, G. Stevanato, A. Hofstetter, S.M. Zakeeruddin, M. Grätzel, L. Emsley, J. Mater. Chem. A 7, 2326 (2019). https://doi.org/10.1039/C8TA11457A
P. Wang, B. Dong, Z. Cui, R. Gao, G. Su, W. Wang, L. Cao, RSC Adv. 8, 1940 (2018). https://doi.org/10.1039/C7RA13306E
A.H. Hill, C.L. Kennedy, E.S. Massaro, E.M. Grumstrup, J. Phys. Chem. Lett. 9, 2808 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b00652
Y. Ma, Y. Zhang, H. Zhang, H. Lv, R. Hu, W. Liu, S. Wang, M. Jiang, L. Chu, J. Zhang, X.A. Li, R. Xia, W. Huang, Appl. Surf. Sci. 547, 149117 (2021). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149117
C. Zhang, Z. He, X. Luo, R. Meng, M. Chen, H. Lu, Y. Yang, Nanoscale Res. Lett. 16, 74 (2021). https://doi.org/10.1186/s11671-021-03533-y
J. Zhu, X. Yang, Y. Zhu, Y. Wang, J. Cai, J. Shen, L. Sun, C. Li, J. Phys. Chem. Lett. 8, 4167 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b01820
S. Liu, G. Shao, L. Ding, J. Liu, W. Xiang, X. Liang, Chem. Eng. J. 361, 937 (2019). https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.12.147
Y. Zhao, C. Shen, L. Ding, J. Liu, W. Xiang, X. Liang, Opt. Mater. 107, 110046 (2020). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.110046
F. Schmitz, N. Lago, L. Fagiolari, J. Burkhart, A. Cester, A. Polo, M. Prato, G. Meneghesso, S. Gross, F. Bella, F. Lamberti, T. Gatti, Chemsuschem (2022). https://doi.org/10.1002/cssc.202201590
K.P. Goetz, A.D. Taylor, Y.J. Hofstetter, Y. Vaynzof, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 13, 1 (2021). https://doi.org/10.1021/acsami.0c17269
M. He, Y. Cheng, L. Shen, C. Shen, H. Zhang, W. Xiang, X. Liang, Appl. Surf. Sci. 448, 400 (2018). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.04.098
W. Chen, T. Shi, J. Du, Z. Zang, Z. Yao, M. Li, K. Sun, W. Hu, Y. Leng, X. Tang, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 10, 43978 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami.8b14046
A. Nag, R. Cherian, P. Mahadevan, A.V. Gopal, A. Hazarika, A. Mohan, A.S. Vengurlekar, D.D. Sarma, J. Phys. Chem. C 114, 18323 (2010). https://doi.org/10.1021/jp105688w
D. Rossi, D. Parobek, Y. Dong, D.H. Son, J. Phys. Chem. C 121, 17143 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b06182
A.K. Guria, S.K. Dutta, S.D. Adhikari, N. Pradhan, ACS Energy Lett. 2, 1014 (2017). https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00177
W. Wang, J. Li, G. Duan, H. Zhou, Y. Lu, T. Yan, B. Cao, Z. Liu, J. Alloys Compd. 821, 153568 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153568
V. Vlaskin, N. Janssen, J. Rijssel, R. Beaulac, D. Gamelin, Nano lett. 10, 3670 (2010). https://doi.org/10.1021/nl102135k
W. Liu, Q. Lin, H. Li, K. Wu, I. Robel, J.M. Pietryga, V.I. Klimov, J. Am. Chem. Soc. 138, 14954 (2016). https://doi.org/10.1021/jacs.6b08085
S. Mahamuni, A.D. Lad, S. Patole, J. Phys. Chem. C 112, 2271 (2018). https://doi.org/10.1021/jp076834m
L. Shi, Y. Huang, H.J. Seo, J. Phys. Chem. A 114, 6927 (2010). https://doi.org/10.1021/jp101772z
W. Wu, W. Liu, Q. Wang, Q. Han, Q. Yang, J. Alloys Compd. 787, 165 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.02.032
S. Chen, M.S. Zaeimian, J.H.S.K. Monteiro, J. Zhao, A.G. Mamalis, A. De Bettencourt-Dias, X. Zhu, J. Alloys Compd. 725, 1077 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.07.262
M. He, Y. Cheng, L. Shen, H. Zhang, C. Shen, W. Xiang, X. Liang, J. Am. Ceram. Soc. 102, 1090 (2018). https://doi.org/10.1111/jace.15945
M. Rodová, J. Brožek, K. Knížek, K. Nitsch, J. Therm. Anal. Calorim. 71, 667 (2003). https://doi.org/10.1023/A:1022836800820
M. De Bastiani, I. Dursun, Y. Zhang, B.A. Alshankiti, X.H. Miao, J. Yin, E. Yengel, E. Alarousu, B. Turedi, J.M. Almutlaq, M.I. Saidaminov, S. Mitra, I. Gereige, A. AlSaggaf, Y. Zhu, Y. Han, I.S. Roqan, J.L. Bredas, O.F. Mohammed, O.M. Bakr, Chem. Mater. 29, 7108 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b02415
J.S. Manser, J.A. Christians, P.V. Kamat, Chem. Rev. 116, 12956 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00136
W. Travis, E. Glover, H. Bronstein, D. Scanlon, R. Palgrave, Chem. Sci. 7, 4548 (2016). https://doi.org/10.1039/C5SC04845A
C. Sun, L. Wang, S. Su, Z. Gao, H. Wu, Z.H. Zhang, W. Bi, Nanotechnology 31, 065603 (2020). https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab5074
F. Li, Z. Xia, C. Pan, Y. Gong, L. Gu, Q. Liu, J.Z. Zhang, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 10, 11739 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami.7b18750
Z. Liu, Y. Zhang, Y. Fan, Z. Chen, Z. Tang, J. Zhao, Y. Lv, J. Lin, X. Guo, J. Zhang, X. Liu, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 10, 13053 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami.7b18964
S. Zou, Y. Liu, J. Li, C. Liu, R. Feng, F. Jiang, Y. Li, J. Song, H. Zeng, M. Hong, X. Chen, J. Am. Chem. Soc. 139, 11443 (2017). https://doi.org/10.1021/jacs.7b04000
L. Brus, Appl. Phys. A 53, 465 (1991). https://doi.org/10.1007/BF00331535
A. Klein, C. Körber, A. Wachau, F. Säuberlich, Y. Gassenbauer, S.P. Harvey, D.E. Proffit, T.O. Mason, Materials 3, 4892 (2010). https://doi.org/10.3390/ma3114892
B. De Darwent, Bond Dissociation Energies in Simple Molecules, (U.S. National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD, 1970)
R. Wang, C. Wu, Y. Hu, J. Li, P. Shen, Q. Wang, L. Liao, L. Liu, S. Duhm, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 9, 7859 (2017). https://doi.org/10.1021/acsami.7b00312
Y. Liu, F. Zhao, J. Li, Y. Li, J.A. McLeod, L. Liu, J. Mater. Chem. A 5, 20005 (2017). https://doi.org/10.1039/C7TA05852G