ハリド交換によるシンターされたCsPbBr3ナノ結晶の立方体CsPbI3とグラデントCsPbBrxI3-xへの変換
Jacob B Hoffman1, A Lennart Schleper1, Prashant V Kamat1
1Radiation Laboratory, †Department of Chemistry and Biochemistry, and §Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Notre Dame , Notre Dame, Indiana 46556, United States.
Journal of the American Chemical Society
|June 21, 2016
まとめ
研究者は低温でケシウム鉛ヨウ酸化物 (CsPbI3) のペロブスキットを製造し,太陽電池の安定性を向上させた. このプロセスはハライド交換を利用し,電荷の流れを直接するために組成グラデーションを作り,光伏の潜在能力を高めます.
科学分野:
- 材料科学
- 固体化学
- 太陽光発電
背景:
- 完全に無機のセシウム鉛ハリド (CsPbX3) のペロブスキットは,有機-無機の同位体よりも高い安定性を提供します.
- 小バンドギャップのセシウム鉛ヨウ酸化物 (CsPbI3) の望ましい立方相を達成することは大きな課題でした.
- CsPbI3の形成を理解することは,ペロブスキート太陽電池技術の進歩に不可欠です.
研究 の 目的:
- 立方体CsPbI3の形成のための低温方法を開発する.
- CsPbI3の形成と構造に対する反応パラメータの影響を調査する.
- CsPbI3フィルムにおける電荷キャリアのダイナミクスを,設計された構成グラデーションで探求する.
主な方法:
- 低温ハライド交換反応でシントラされたCsPbBr3ナノクリスタルフィルム.
- アレニウス関係による温度依存運動研究.
- 膜の厚さによる内部構造の分析
- 興奮状態のダイナミクスと電荷の移転を検知するために,一時的な吸収スペクトロスコーピーを用いる.
主要な成果:
- 立方体CsPbI3を形成するための低温手順が成功しました.
- 反応温度と膜の厚さは,ハライド交換プロセスと結果として形成された膜構造に大きな影響を与えた.
- 厚い薄膜はヨウ素に富んだ表面領域を持つ秩序ある組成グラデーションを示した.
- ヨウ化物豊富な領域への超高速 (ピコ秒時間スケール) のベクトル電荷移転が観察されました.
結論:
- 開発された方法は,以前の制限を克服し,立方体CsPbI3の形成を可能にします.
- CsPbI3フィルム内の組成グラデーションは,電荷キャリアの流れを指示するように設計することができます.
- このアプローチは,ペロブスキート光伏の電荷抽出を最適化し,デバイスの性能を向上させるのに有望です.
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