Kiểm soát tăng trưởng màng perovskite MAFAPbI3 bằng phương pháp siêu bão hòa cho pin mặt trời hiệu suất cao

Science in China Series B: Chemistry - Tập 61 - Trang 1278-1284 - 2018
Dong Liu1,2,3, Wenjia Zhou1, Haoying Tang1, Pengfei Fu1, Zhijun Ning1
1School of Physical Science and Technology, Shanghai Tech University, Shanghai, China
2Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
3University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

Tóm tắt

Kiểm soát quá trình hình thành và phát triển của các hybrid perovskite hữu cơ-vô cơ có vai trò rất quan trọng trong việc cải thiện hình thái và độ tinh thể của màng perovskite. Tuy nhiên, cơ chế phát triển của màng perovskite dựa trên lý thuyết kết tinh cổ điển vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phát triển một chiến lược kiểm soát sự siêu bão hòa (SCS) để cân bằng tốc độ hình thành hạt và tăng trưởng tinh thể. Nhờ chiến lược này, chúng tôi có thể tìm ra vùng siêu bão hòa lý tưởng để thực hiện sự cân bằng giữa hình thành hạt và tăng trưởng tinh thể, mang lại các màng perovskite có độ tinh thể cao với kích thước hạt trên thang micromet. Bên cạnh đó, chúng tôi cung cấp một phân tích sâu sắc về quá trình hình thành và phát triển dựa trên việc chế tạo các màng perovskite. Kết quả đạt được là hiệu suất chuyển đổi năng lượng quang điện (PCE) cao nhất là 19.70% và 20.31% cho các thiết bị phẳng và thiết bị siêu cấu trúc meso tương ứng. Chiến lược này mở ra ánh sáng cho việc hiểu cơ chế phát triển màng của màng perovskite chất lượng cao, đồng thời cung cấp một phương pháp dễ dàng để chế tạo các tế bào pin mặt trời perovskite hiệu suất cao.

Từ khóa

#perovskite #màng perovskite #pin mặt trời #siêu bão hòa #hiệu suất chuyển đổi năng lượng quang điện

Tài liệu tham khảo

https://doi.org/www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png

Xiao J, Shi J, Li D, Meng Q. Sci China Chem, 2015, 58: 221–238

Yang WS, Park BW, Jung EH, Jeon NJ, Kim YC, Lee DU, Shin SS, Seo J, Kim EK, Noh JH, Seok SI. Science, 2017, 356: 1376–1379

Shi D, Adinolfi V, Comin R, Yuan M, Alarousu E, Buin A, Chen Y, Hoogland S, Rothenberger A, Katsiev K, Losovyj Y, Zhang X, Dowben PA, Mohammed OF, Sargent EH, Bakr OM. Science, 2015, 347: 519–522

Nie W, Tsai H, Asadpour R, Blancon JC, Neukirch AJ, Gupta G, Crochet JJ, Chhowalla M, Tretiak S, Alam MA, Wang HL, Mohite AD. Science, 2015, 347: 522–525

Im JH, Lee CR, Lee JW, Park SW, Park NG. Nanoscale, 2011, 3: 4088–4093

Burschka J, Pellet N, Moon SJ, Humphry-Baker R, Gao P, Nazeeruddin MK, Grätzel M. Nature, 2013, 499: 316–319

Liu M, Johnston MB, Snaith HJ. Nature, 2013, 501: 395–398

Jeon NJ, Noh JH, Kim YC, Yang WS, Ryu S, Seok SI. Nat Mater, 2014, 13: 897–903

Ahn N, Son DY, Jang IH, Kang SM, Choi M, Park NG. J Am Chem Soc, 2015, 137: 8696–8699

Lee JW, Kim HS, Park NG. Acc Chem Res, 2016, 49: 311–319

Yang M, Zhang T, Schulz P, Li Z, Li G, Kim DH, Guo N, Berry JJ, Zhu K, Zhao Y. Nat Commun, 2016, 7: 12305

Yang WS, Noh JH, Jeon NJ, Kim YC, Ryu S, Seo J, Seok SI. Science, 2015, 348: 1234–1237

Jo Y, Oh KS, Kim M, Kim KH, Lee H, Lee CW, Kim DS. Adv Mater Interfaces, 2016, 3: 1500768

He M, Li B, Cui X, Jiang B, He Y, Chen Y, O’Neil D, Szymanski P, Ei-Sayed MA, Huang J, Lin Z. Nat Commun, 2017, 8: 16045

von Weimarn PP. Chem Rev, 1925, 2: 217–242

Neilsen AE. Kinetics of Precipitation. Oxford: Pergamon, 1964

Abraham FF. Homogeneous Nucleation Theory. New York: Academic Press, 1974

Karma A, Plapp M. Phys Rev Lett, 1998, 81: 4444–4447

Smereka P. Phys D-Nonlin Phenom, 2000, 138: 282–301

Burton WK, Cabrera N, Frank FC. Philos Trans R Soc A-Math Phys Eng Sci, 1951, 243: 299–358

Li L, Chen Y, Liu Z, Chen Q, Wang X, Zhou H. Adv Mater, 2016, 28: 9862–9868

Zhu W, Kang L, Yu T, Lv B, Wang Y, Chen X, Wang X, Zhou Y, Zou Z. ACS Appl Mater Interfaces, 2017, 9: 6104–6113

Cao J, Jing X, Yan J, Hu C, Chen R, Yin J, Li J, Zheng N. J Am Chem Soc, 2016, 138: 9919–9926

Kim M, Kim GH, Oh KS, Jo Y, Yoon H, Kim KH, Lee H, Kim JY, Kim DS. ACS Nano, 2017, 11: 6057–6064

Xie LQ, Chen L, Nan ZA, Lin HX, Wang T, Zhan DP, Yan JW, Mao BW, Tian ZQ. J Am Chem Soc, 2017, 139: 3320–3323

Yu Y, Wang C, Grice CR, Shrestha N, Zhao D, Liao W, Guan L, Awni RA, Meng W, Cimaroli AJ, Zhu K, Ellingson RJ, Yan Y. ACS Energy Lett, 2017, 2: 1177–1182

Foley BJ, Girard J, Sorenson BA, Chen AZ, Scott Niezgoda J, Alpert MR, Harper AF, Smilgies DM, Clancy P, Saidi WA, Choi JJ. J Mater Chem A, 2017, 5: 113–123

Giesbrecht N, Schlipf J, Oesinghaus L, Binek A, Bein T, Müller-Buschbaum P, Docampo P. ACS Energy Lett, 2016, 1: 150–154

Schlipf J, Muller-Buschbaum P. Adv Energy Mater, 2017, 7: 1700131

Jeon NJ, Noh JH, Yang WS, Kim YC, Ryu S, Seo J, Seok SI. Nature, 2015, 517: 476–480

Bi D, Tress W, Dar MI, Gao P, Luo J, Renevier C, Schenk K, Abate A, Giordano F, Correa Baena JP, Decoppet JD, Zakeeruddin SM, Nazeeruddin MK, Gra tzel M, Hagfeldt A. Sci Adv, 2016, 2: e1501170

Dong Q, Yuan Y, Shao Y, Fang Y, Wang Q, Huang J. Energy Environ Sci, 2015, 8: 2464–2470

Kim J, Yun JS, Cho Y, Lee DS, Wilkinson B, Soufiani AM, Deng X, Zheng J, Shi A, Lim S, Chen S, Hameiri Z, Zhang M, Lau CFJ, Huang S, Green MA, Ho-Baillie AWY. ACS Energy Lett, 2017, 2: 1978–1984

Tan H, Jain A, Voznyy O, Lan X, García de Arquer FP, Fan JZ, Quintero-Bermudez R, Yuan M, Zhang B, Zhao Y, Fan F, Li P, Quan LN, Zhao Y, Lu ZH, Yang Z, Hoogland S, Sargent EH. Science, 2017, 355: 722–726

Jiang Q, Zhang L, Wang H, Yang X, Meng J, Liu H, Yin Z, Wu J, Zhang X, You J. Nat Energy, 2016, 2: 16177

Thông tin
Thông tin xuất bản

Science in China Series B: Chemistry

Tập 61

1278-1284

Thông tin tác giả