Het verkrijgen van zeer kristallijne organisch-anorganische perovskietfilms is cruciaal voor het bereiken van hoogwaardige perovskietzonnecellen. Hier is een algemene procedure om dergelijke films te verkrijgen:

Ondergrondvoorbereiding:

1. Reinig het substraat (doorgaans met fluor gedoteerd tinoxide (FTO) gecoat glas) door ultrasoonapparaat in aceton, gevolgd door isopropanol, en droog het vervolgens met stikstof.

Voorbereiding van de perovskiet-precursoroplossing:

2. Bereid de perovskietprecursoroplossing door de organische en anorganische componenten op te lossen in een geschikt oplosmiddel. Veel voorkomende organische componenten zijn onder meer methylammoniumjodide (MAI) en formamidiniumjodide (FAI), terwijl de anorganische component gewoonlijk loodjodide (PbI2) is. Gebruikelijke oplosmiddelen zijn onder meer dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) of mengsels daarvan.

Opmerking: De specifieke samenstelling en verhoudingen van de voorlopers kunnen variëren afhankelijk van de gewenste perovskietsamenstelling.

Filmafzetting:

3. Breng de perovskietprecursoroplossing op het voorbereide substraat aan met behulp van een geschikte techniek, zoals spincoaten of rakelen.

4. Draai het substraat tijdens het spincoaten op hoge snelheid (meestal rond de 1000-6000 rpm) om de oplossing gelijkmatig te verspreiden en overtollig oplosmiddel te verwijderen. Dit helpt bij het beheersen van de filmdikte en morfologie.

5. Gebruik voor afstrijken een scherp mes om de precursoroplossing over het substraat te verspreiden. De dikte van de film kan worden geregeld door de bladspleet en de viscositeit van de oplossing aan te passen.

Gloeien:

6. Laat de perovskietfilm na afzetting gedurende een gecontroleerde duur (gewoonlijk enkele minuten tot tientallen minuten) uitgloeien bij een geschikte temperatuur (typisch tussen 100-200°C). Deze uitgloeistap is cruciaal voor kristalgroei en fasevorming.

7. De gloeiomstandigheden moeten worden geoptimaliseerd om volledige omzetting van de precursormaterialen in de gewenste perovskietfase te garanderen, terwijl ontleding of fasesegregatie wordt vermeden.

Aanvullende stappen:

8. Afhankelijk van de specifieke perovskietsamenstelling en apparaatarchitectuur kunnen aanvullende stappen zoals oppervlaktepassivering, afzetting van ladingstransportlagen en elektrodevorming nodig zijn om de fabricage van de perovskietzonnecel te voltooien.

Door deze algemene procedure te volgen en de verschillende betrokken parameters te optimaliseren, is het mogelijk om zeer kristallijne organisch-anorganische perovskietfilms te verkrijgen met de gewenste kristalstructuur, morfologie en opto-elektronische eigenschappen, wat leidt tot efficiënte en stabiele perovskietzonnecellen.