KotiUutisetSpray-pinnoite parantaa perovskiitin suorituskykyä

Spray-pinnoite parantaa perovskiitin suorituskykyä

Uusi rajoitettu kiteytystapa kaventaa tehokkuuseroa ruiskupinnoitettujen ja laboratoriomittakaavaisten perovskiittilaitteiden välillä tarjoten skaalautuvan reitin korkean suorituskyvyn kalvoihin suurilla, kaarevilla ja monimutkaisilla pinnoilla.


Qingdaon bioenergia- ja bioprosessiteknologian instituutin (QIBEBT) tutkijat ovat kehittäneet uuden "rajoitetun kiteytys" -strategian, joka parantaa merkittävästi ruiskupinnoitettujen perovskiittilaitteiden suorituskykyä ja tuo ne lähelle tehokkuutta, joka perinteisesti saavutetaan vain spin-pinnoitusmenetelmillä.Työ osoittaa, että lähestymistapa tuottaa puhtaamman kiteen kasvun, pienemmän virhetiheyden ja skaalautuvan valmistuksen monimutkaisille pinnoille.

Ruiskupinnoitus on skaalautuva, kosketukseton menetelmä, joka sopii hyvin laaja-alaisille ja kolmiulotteisille alustoille rakennukseen integroiduista aurinkosähköistä kaareviin optoelektroniikkaan, mutta sen tehokkuus on historiallisesti jäänyt jälkeen hallitsemattoman kiteytymisen ja kerrostuneiden kalvojen korkeiden virhetiheyksien vuoksi.Perinteiset liuottimet haihtuvat hitaasti ja epätasaisesti pisaroiden muodossa, jolloin syntyy epäpuhtauksia ja epäjärjestäviä raerakenteita, jotka heikentävät laitteen suorituskykyä.

Ryhmän rajoitettu kiteytystapa järjestää uudelleen kiteytysreitin pisaratasolla suunnittelemalla paikallisen korkean pitoisuuden (LHC) esiastejärjestelmän.Lisäämällä heikkoja ligandiliuottimia menetelmä rajoittaa keskeisten ionisten komponenttien diffuusiota ja parantaa niiden vuorovaikutusta lyijy-jodidikompleksien kanssa.Tämä estää ei-toivotut välifaasit ja loisreaktiot mahdollistaen homogeenisen esiydinmuodostuksen ja erittäin suuntautuneiden α-faasiperovskiittikiteiden suoran muodostumisen kalvon muodostuessa.

Yksi tämän strategian suurimmista teknisistä eduista on erotustilan vikojen tiheyden merkittävä väheneminen noin 10^14 cm-3:iin, mikä tuottaa kalvoja, joissa on paljon vähemmän elektronisia häviöitä.Yhdessä koneoppimisen optimointien kanssa tiimi raportoi 25,5 %:n tehonmuunnostehokkuuden (25,2 % sertifioitu) spraypinnoitetuissa perovskite-aurinkokennoissa sekä minimoduuleissa, joiden hyötysuhde ylittää 22,5 %.Nämä luvut lähestyvät huippuluokan spin-pinnoitettujen kennojen lukuja.

Korkean hyötysuhteen lisäksi prosessi sietää korkeampaa kosteutta (noin 80 %) valmistuksen aikana ja mahdollistaa saostuksen kehittymättömille, kaareville alustoille, joiden suorituskyky on yli 23 %, mikä korostaa sen potentiaalia todellisiin, monimutkaisiin pintasovelluksiin.Jatkuva paksuuden säätö nanometreistä mikrometreihin ja yhteensopivuus kuvioitujen ja kolmiulotteisten geometrioiden kanssa korostavat entisestään menetelmän monipuolisuutta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä rajoitettu kiteytysstrategia kaventaa suorituskykyeroa skaalautuvan ruiskupinnoitteen ja tarkkuuslaboratoriotekniikoiden välillä samalla, kun se laajentaa seuraavan sukupolven perovskite-aurinkosähköjen ja optoelektronisten laitteiden valmistusta.