Sulfoniumkationen voor quasi-2D perovskiet-zonnecellen

Ruddlesden-Popper-type (RP) quasi-tweedimensionale (2D) perovskiet zonnecellen (PSC’s) hebben veel aandacht getrokken vanwege hun unieke fotovoltaïsche eigenschappen en uitstekende apparaatstabiliteit. Door ongeordende kristallisatie blijft de filmkwaliteit van RP-perovskiet onbevredigend.

Om betere fotovoltaïsche prestaties te bereiken, zijn verschillende strategieën toegepast die gericht zijn op kristallisatieregulering. Op dit moment richt gerelateerd onderzoek zich op de fotovoltaïsche eigenschappen van perovskietfilms na kristallisatieregulatie, terwijl het begrip van het kristallisatieproces ontbreekt.

Onlangs heeft de groep van prof. Zhou Huiqiong van het National Center for Nanoscience and Technology (NCSNT) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een door sulfoniumkationen ondersteunde intermediaire engineeringstrategie ontwikkeld om de evolutie van tussenproducten en de filmeigenschappen van quasi-2D te bestuderen. perovskieten. Het onderzoek is online gepubliceerd in Geavanceerde materialen.

De onderzoekers ontwikkelden een gemakkelijke strategie voor intermediaire engineering door sulfoniumkationen te gebruiken om de transformatie van tussenproducten tijdens het kristallisatieproces te reguleren en de filmkwaliteit van quasi-2D-perovskieten te verbeteren.

De tussenproducten werden gekarakteriseerd door röntgendiffractie (XRD) en scanning-elektronenmicroscopie (SEM) om de samenstelling en het transformatieproces van de tussenproducten te onthullen. De introductie van sulfoniumkationen remde de vorming van ongunstig gesolvateerd loodjodide en bevorderde de vorming van gunstige perovskiettussenproducten met vezelachtige morfologie, wat bevorderlijk is voor de vorming van hoogwaardige perovskietkristallen. De bovenstaande effecten zijn bevestigd in quasi-2D-perovskiet met verschillende n-waarden en 3D-perovskieten.

Vervolgens voerden ze in-situ fotoluminescentiespectroscopie (PL) uit om de kristallisatie tijdens het filmvormingsproces te bestuderen. Het bleek dat de introductie van sulfoniumkationen niet alleen het kristallisatieproces kon versnellen, maar ook kon optimaliseren, wat leidde tot hoogwaardige perovskietfilms.

Op basis van de bovenstaande resultaten is het reguleren van de eigenschappen van tussenproducten een effectieve manier om perovskietfilms van hoge kwaliteit te verkrijgen. Met verbeterde filmkwaliteit behaalde het apparaat een stroomconversie-efficiëntie van 19,08% bij kamertemperatuur en 20,52% bij lage temperatuur (180 K). Bovendien vertoonden de overeenkomstige apparaten een verbeterde operationele stabiliteit, waarbij 84% van de initiële efficiëntie behouden bleef na 1000 uur onder maximale power point (MPP) tracking bij 40 ℃.

“Het uitgebreide begrip van de evolutie van tussenproducten stelt ons in staat om het mechanisme van de verbeterde filmkwaliteit via behandeling met sulfoniumkationen te verduidelijken, en de bevindingen van deze studie zullen het toekomstige onderzoek naar de kristallisatieregulatie van perovskietzonnecellen ten goede komen,” zei prof. Zhou .