Het chemisch en thermisch stabiele anorganische cesiumloodtrijodide (CsPbI₃ ) perovskiet heeft een groot potentieel getoond voor fotovoltaïsche toepassingen. DMAPbI₃ (dimethylammonium [DMA]) of "HPbI₃ "-ondersteunde kristallisatie is effectief voor de bereiding van hoogwaardige β- of γ-fase CsPbI₃ films, maar het veroorzaakt helaas DMAPbI₃ residu en de achteruitgang van de fotovoltaïsche prestaties en stabiliteit.

In een recente studie gepubliceerd in Joule heeft de onderzoeksgroep onder leiding van prof. Hu Jinsong van het Institute of Chemistry van de Chinese Academie van Wetenschappen (ICCAS) een universele, door waterstofbruggen gefaciliteerde DMA-extractiestrategie ontwikkeld voor het vervaardigen van efficiënte en stabiele anorganische CsPbI₃ zonnecellen.

De onderzoekers introduceerden polyacrylzuur (PAA) in het anorganische CsPbI₃ voorlopers bestaande uit CsI, PbI₂ en DMAI. Tijdens de vorming van CsPbI₃ de PAA zou de waterstofbruggen kunnen vormen met DMA, wat de ontbinding van DMAPbI versnelt₃ en DMA-extractie. Het aan PAA toegevoegde monster vertoonde een relatief snellere fasetransformatie en bereikte de hoogwaardige CsPbI₃ film zonder DMA-residu. Uit systematisch experimenteel en theoretisch onderzoek is gebleken dat de waterstofbinding de DMA-extractie vergemakkelijkte door de ontsnappende energiebarrière te verlagen.

De strategie is ook toepasbaar op andere additieven die waterstofbruggen kunnen vormen met DMA, zoals polyacrylonitril (PAN) of poly(4-vinylpyridine) (PVP).

In combinatie met stabiele poly(3-hexylthiofeen) (P3HT) gatentransportlagen kan de CsPbI₃ perovskietzonnecellen (PSC's) met PAA-behandeling bereikten een energieconversie-efficiëntie (PCE) van 20,25%, de hoogste efficiëntie gerapporteerd op CsPbI₃ PSC's met een doteringsvrije P3HT-gatentransportlaag (HTL). De apparaten vertoonden superieure vocht- en operationele stabiliteit in termen van het behouden van 94% van hun initiële PCE na veroudering bij lage relatieve vochtigheid (RH) omstandigheden (<15%) gedurende 10.224 uur en meer dan 93% PCE na continue verlichting gedurende 570 uur. /P>

Deze strategie maakte de milieuvriendelijke kristallisatie van CsPbI₃ mogelijk , waardoor de fabricagevochtigheid (tot 80% RH) en het temperatuurvenster aanzienlijk werden uitgebreid, waardoor mogelijkheden ontstonden voor de constructie van volledig anorganische PSC-modules.

Meer informatie: Ming-Hua Li et al., Door waterstofbinding gefaciliteerde dimethylammoniumextractie voor stabiele en efficiënte CsPbI3-zonnecellen met milieuvriendelijke verwerking, Joule (2023). DOI:10.1016/j.joule.2023.09.009

Journaalinformatie: Joule

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen