Het verkrijgen van zeer kristallijne organisch-anorganische perovskietfilms is cruciaal voor het bereiken van hoogwaardige perovskietzonnecellen. Hier zijn de algemene stappen die betrokken zijn bij het vervaardigen van dergelijke films:

1. Voorbereiding van de precursoroplossing:

- Bereid een precursoroplossing voor die de organische en anorganische componenten bevat die nodig zijn voor de vorming van perovskiet.

- Meestal omvat dit het oplossen van loodhalogenide (bijvoorbeeld PbI2) en organische halogenidezouten (bijvoorbeeld methylammoniumjodide) in een geschikt oplosmiddel, zoals dimethylformamide (DMF) of dimethylsulfoxide (DMSO).

- Additieven, zoals Lewis-basen of doteermiddelen, kunnen ook worden toegevoegd om de eigenschappen van de film te wijzigen.

2. Filmdepositie:

- Spincoating wordt vaak gebruikt voor het afzetten van perovskietfilms.

- De precursoroplossing wordt op een substraat gedruppeld (bijvoorbeeld glas of met fluor gedoteerd tinoxide) en met hoge snelheid rondgedraaid (doorgaans rond 1000-6000 rpm) om de oplossing te verspreiden en overtollig oplosmiddel te verwijderen.

3. Thermisch gloeien:

- Na het aanbrengen ondergaat de film een ​​thermisch gloeiproces.

- De film wordt gedurende een bepaalde tijd (enkele minuten tot uren) verwarmd op een gecontroleerde temperatuur (typisch tussen 100-300 °C) om kristallisatie en fasevorming te induceren.

- Uitgloeien bevordert de groei van grotere en meer geordende perovskietkristallen.

4. Additieven en doteermiddelen:

- Additieven en doteermiddelen kunnen in de precursoroplossing worden opgenomen om de eigenschappen van de film te wijzigen.

- Lewisbasen, zoals 4-tert-butylpyridine (tBP), kunnen de kristalgroei helpen beheersen en de filmmorfologie verbeteren.

- Doteermiddelen, zoals lithium of cesium, kunnen het transport van ladingsdragers verbeteren en defecten verminderen.

5. Optimalisatie:

- De afzettings- en uitgloeiomstandigheden, evenals de samenstelling van de precursoroplossing, kunnen worden geoptimaliseerd om de gewenste filmeigenschappen te bereiken.

- Factoren zoals het type oplosmiddel, de concentratie, de gloeitemperatuur en de duur moeten zorgvuldig worden gecontroleerd.

6. Karakterisering:

- De resulterende perovskietfilm kan worden gekarakteriseerd met behulp van technieken zoals röntgendiffractie (XRD) om de kristalliniteit ervan te beoordelen, scanning-elektronenmicroscopie (SEM) om de morfologie ervan te onderzoeken, en fotoluminescentiespectroscopie (PL) om de optische eigenschappen ervan te evalueren.

Door deze stappen te volgen en het fabricageproces te optimaliseren, kunnen zeer kristallijne organisch-anorganische perovskietfilms worden verkregen voor gebruik in efficiënte en stabiele perovskietzonnecellen.