Den kemiska och termiskt stabila oorganiska cesiumblytrijodiden (CsPbI3 ) perovskite har visat stor potential för solcellsapplikationer. DMAPbI3 (dimetylammonium [DMA]) eller "HPbI3 "-assisterad kristallisering är effektiv för framställning av högkvalitativ β- eller γ-fas CsPbI3 filmer, men det orsakar tyvärr DMAPbI3 rester och försämringen av solcellers prestanda och stabilitet.
I en nyligen publicerad studie publicerad i Joule , utvecklade forskargruppen under ledning av Prof. Hu Jinsong från Institute of Chemistry of the Chinese Academy of Sciences (ICCAS) en universell vätebindningsförenklad DMA-extraktionsstrategi för att tillverka effektiv och stabil oorganisk CsPbI3 solceller.
Forskarna introducerade polyakrylsyra (PAA) i det oorganiska CsPbI3 prekursorer bestående av CsI, PbI2 och DMAI. Under bildandet av CsPbI3 PAA kan bilda vätebindningarna med DMA, vilket påskyndar nedbrytningen av DMAPbI3 och DMA-extraktion. Det PAA-tillsatta provet uppvisade relativt snabbare fastransformation och uppnådde högkvalitativ CsPbI3 film utan DMA-rester. Systematiska experimentella och teoretiska undersökningar avslöjade att vätebindningen underlättade DMA-extraktionen genom att sänka dess undvikande energibarriär.
Strategin är även tillämpbar på andra tillsatser som kan bilda vätebindning med DMA, såsom polyakrylnitril (PAN) eller poly(4-vinylpyridin) (PVP).
Genom att kombinera med stabila poly(3-hexyltiofen) (P3HT) håltransportlager, CsPbI3 perovskite solceller (PSC) med PAA-behandling uppnådde en effektomvandlingseffektivitet (PCE) på 20,25 %, den högsta effektiviteten som rapporterades på CsPbI3 PSC:er med ett dopantfritt P3HT-håltransportlager (HTL). Enheterna visade överlägsen fukt och driftsstabilitet när det gäller att bibehålla 94 % av sin initiala PCE efter åldring vid låg relativ fuktighet (RH) (<15 %) i 10 224 timmar och mer än 93 % PCE efter kontinuerlig belysning i 570 timmar.
Denna strategi möjliggjorde den miljövänliga kristalliseringen av CsPbI3 , vilket avsevärt utökade tillverkningsfuktigheten (upp till 80 % RH) och temperaturfönstret, vilket öppnade möjligheter för att konstruera helt oorganiska PSC-moduler.
Mer information: Ming-Hua Li et al, Vätebindningsförenklad dimetylammoniumextraktion för stabila och effektiva CsPbI3-solceller med miljövänlig bearbetning, Joule (2023). DOI:10.1016/j.joule.2023.09.009
Journalinformation: Joule
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
