在单层PbI2上吸附的添加物分子:矿太阳能电池溶剂工程的原子机制
Hongfei Chen1, Qiye Guan1, Hejin Yan1
1Joint Key Laboratory of the Ministry of Education, Institute of Applied Physics and Materials Engineering, University of Macau, Taipa, Macau SAR 999078, China.
ACS applied materials & interfaces
|June 30, 2023
概括
这项研究量化了矿太阳能电池与化 (PbI2) 的溶剂相互作用. 更强的溶剂-PbI2粘附,与DPSO和NMP一样,产生更大的矿颗粒和更高质量的薄膜.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学 化学 化学
- 物理 物理学 物理
背景情况:
- 溶剂工程对于为太阳能电池合成高质量的金属化物矿材料至关重要.
- 前体溶液的复杂性使得溶剂设计具有挑战性.
- 了解溶剂-PbI2相互作用是评估溶剂协调能力的关键.
研究的目的:
- 使用第一原则计算,探索各种有机溶剂和化 (PbI2) 之间的相互作用能量.
- 建立溶剂-PbI2相互作用强度的定量层次.
- 为了将溶剂-PbI2 adduct 特性与矿膜形成中的实验结果相关联.
主要方法:
- 使用第一原则计算来研究有机溶剂 (DPSO,THTO,NMP,DMSO,DMF,GBL等) 的吸附. 在 PbI2.2 上.
- 计算了溶剂-PbI2添加物的能量,以确定相互作用强度.
- 计算结果与有关矿薄膜形态的实验观测相关.
主要成果:
- 建立了溶剂-PbI2相互作用的能量层次:DPSO > THTO > NMP > DMSO > DMF > GBL.
- 强度协调溶剂 (DPSO,NMP,DMSO) 形成直接的Pb-溶剂键,导致低波动性和大的矿颗粒.
- 弱协调溶剂 (DMF,GBL) 不能形成直接的Pb-溶剂键,导致快速蒸发,高核密度和小的矿颗粒.
- 在空位以上观察到促进吸收,这表明诸如真空化之类的预处理是有益的.
结论:
- 建立了对溶剂-PbI2附加强度的定量,原子尺度的理解.
- 这些知识使选择性溶剂工程能够改善矿膜质量和太阳能电池性能.
- 建议对PbI2进行预处理,以稳定溶剂-PbI2添加物,以增强薄膜形成.


