準二次元ペロフスキートと高性能太陽電池における結晶化運動の探索

科学分野:

• 材料科学
• 固体化学
• 太陽光発電

背景:

• 縮小寸法 (準2D) のハリドペロブスキットは,3Dの同類物よりも安定性が向上しています.
• 合成には通常, (A1) 2 ((A2) n-1PbnI3n+1) 薄膜にAサイトカチオンを調整することが含まれます.
• 結晶化運動とそのフィルム特性への影響は完全に理解されていません.

研究 の 目的:

• 準2D (Q-2D) ペロブスキットの結晶化運動を調査する.
• ポリクリスタルフィルムにおける結晶の向きとキャリアの関係を理解する.
• Q2Dペロブスキート組成を最適化して 光伏性能を向上させる

主な方法:

• モデルシステムとして,三元カチオンハリドペロブスキット,特に (BA) 2 ((MA,FA) 3Pb4I13) を利用した.
• 局所光発光 (PL) スペクトロスコピーを用いて,相形成を監視する.
• 結晶化と膜質に対するフォームミジニウム (FA+) の組み込みの影響を分析した.

主要な成果:

• 適切なFA+組み込みは,非放射性再結合センターを減少させ,ペロブスキート結晶化運動を制御する.
• 限定的な非指向的なフェーズを持つ高品質のフィルムが達成されました.
• In situ PLは,連続した相形成を明らかにした. Q-2D相 (n=2,3,4) は,n=∞相の前に形成された.
• (BA) 2 (MA,FA) 3Pb4I13 Q-2D太陽電池で12.81%の最高電力変換効率を達成しました.

結論:

• FA+ドーピングは,Q-2Dペロブスキート結晶を制御し,フィルム品質を改善する重要な要因です.
• 結晶化メカニズムの理解は,Q-2Dペロブスキットのドーピング効果の洞察を提供します.
• 最適化されたQ-2Dペロブスキートフィルムは,高効率の太陽光発電の応用の可能性を示しています.