Quasi tweedimensionale perovskiet-zonnecellen (2D PSC's) hebben de laatste tijd veel aandacht gekregen vanwege hun unieke opto-elektronische eigenschappen en uitstekende apparaatstabiliteit. Onder 2D-perovskiet heeft 2D Dion-Jacobson (DJ) perovskiet een kleinere tussenlaagafstand en is het niet afhankelijk van van der Waals-interactie tussen aangrenzende spacer-kationen, wat het diëlektrische opsluitingseffect kan verzwakken terwijl de structurele stabiliteit behouden blijft. Zo neemt de onderzoeksinteresse van 2D DJ PSC's toe.

Vanwege de hoge vormingsenergie van 2D DJ-perovskiet is echter tijdens het kristallisatieproces meestal extra hulp nodig om de kristaloriëntatie uit het vlak (OOP) en geordende gedistribueerde fasen te realiseren, wat essentieel is voor het bevorderen van overdracht van dragers en het onderdrukken van niet- stralingsrecombinatie.

Onlangs heeft een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Zhou Huiqiong van het National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een gemengde oplosmiddelstrategie ontwikkeld om het oplosmiddeleffect op de filmvorming en apparaatprestaties van 2D DJ PSC's. Het onderzoek is online gepubliceerd in Nano Letters .

De onderzoekers ontwikkelden een gemengde oplosmiddelstrategie voor het direct reguleren van het kristallisatieproces van 2D DJ-perovskiet door methylamineacetaat (MAAc) in voorloper te introduceren met N,N-dimethylformamide (DMF) en dimethylsulfoxide (DMSO). Door in situ fotoluminescentie (PL) en in situ UV-vis absorptiespectra, bleek het kiemvormingsproces van perovskiet te worden vertraagd tijdens de filmvorming, wat de overmatige homogene nucleatie in de voorloper kan remmen en continue kristalgroei kan vergemakkelijken. Vanwege verschillende nucleatiesnelheden van verschillende n-waardefasen, realiseren de films die zijn bereid met de ternaire oplosmiddelstrategie een gradiëntfaseverdeling, wat gunstig is voor de overdracht van dragers tussen fasen.

Profiteer van de verbeterde OOP-kristaloriëntatie en gradiëntfaseverdeling, de trapstoestanden in op 1,5-pentaandiammonium (PeDA) gebaseerde 2D DJ PSC's zijn sterk ondiep (van 0,276-0,510 eV tot 0,133-0,367 eV) en de niet-stralingsrecombinatie-energie verlies wordt onderdrukt (van 0,151 eV tot 0,126 eV). Als voordeel is een hoogste gerapporteerde nullastspanning (V_OC =1,25 V) in 2D DJ PSC's gerealiseerd. Het apparaat vertoonde ook een grote hittetolerantie, die 80% van zijn aanvankelijke efficiëntie handhaaft nadat het na 3000 uur op 85 ° C is bewaard.

De in-situ observatie van het kristallisatieproces stelt mensen in staat om het mechanisme van kristallisatieregulatie via oplosmiddeleffect grondig te begrijpen. Deze strategie met gemengde oplosmiddelen kan nuttig zijn voor het werk dat zich richt op perovskiet-zonnecellen. + Verder verkennen

Fluoroethylamine-engineering voor effectieve passivering verbetert de efficiëntie van perovskiet-zonnecellen