Forskere udvikler stabile og effektive uorganiske CsPbI3-solceller

Det kemiske og termisk stabile uorganiske cæsiumblytriiodid (CsPbI₃ ) perovskite har vist et stort potentiale for solcelleapplikationer. DMAPbI₃ (dimethylammonium [DMA]) eller "HPbI₃ "-assisteret krystallisation er effektiv til fremstilling af højkvalitets β- eller γ-fase CsPbI₃ film, men det forårsager desværre DMAPbI₃ rester og nedbrydningen af ​​fotovoltaisk ydeevne og stabilitet.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Joule , udviklede forskningsgruppen ledet af prof. Hu Jinsong fra Institute of Chemistry of the Chinese Academy of Sciences (ICCAS) en universel hydrogenbindingsfaciliteret DMA-ekstraktionsstrategi til fremstilling af effektiv og stabil uorganisk CsPbI₃ solceller.

Forskerne introducerede polyacrylsyre (PAA) i det uorganiske CsPbI₃ precursorer bestående af CsI, PbI₂ og DMAI. Under dannelsen af ​​CsPbI₃ PAA'en kunne danne hydrogenbindingerne med DMA, hvilket accelererer nedbrydningen af ​​DMAPbI₃ og DMA-ekstraktion. Den PAA-tilsatte prøve udviste relativt hurtigere fasetransformation og opnåede højkvalitets CsPbI₃ film uden DMA-rester. Systematiske eksperimentelle og teoretiske undersøgelser afslørede, at hydrogenbindingen lettede DMA-udvindingen ved at sænke dens undslippende energibarriere.

Strategien kan også anvendes til andre additiver, som kan danne hydrogenbinding med DMA, såsom polyacrylonitril (PAN) eller poly(4-vinylpyridin) (PVP).

Ved at kombinere med stabile poly(3-hexylthiophene) (P3HT) hultransportlag, CsPbI₃ perovskit-solceller (PSC'er) med PAA-behandling opnåede en effektkonverteringseffektivitet (PCE) på 20,25 %, den højeste effektivitet rapporteret på CsPbI₃ PSC'er med et dopantfrit P3HT-hultransportlag (HTL). Enhederne udviste overlegen fugt og driftsstabilitet med hensyn til at opretholde 94 % af deres initiale PCE efter ældning ved lav relativ fugtighed (RH) forhold (<15 %) i 10.224 timer og mere end 93 % PCE efter kontinuerlig belysning i 570 timer.

Denne strategi muliggjorde den miljøvenlige krystallisering af CsPbI₃ , således betydeligt udvidet fabrikationsfugtighed (op til 80 % RF) og temperaturvindue, hvilket åbner muligheder for at konstruere helt uorganiske PSC-moduler.

Flere oplysninger: Ming-Hua Li et al, Hydrogen-binding-faciliteret dimethylammonium-ekstraktion til stabile og effektive CsPbI3-solceller med miljøvenlig behandling, Joule (2023). DOI:10.1016/j.joule.2023.09.009

Journaloplysninger: Joule

Leveret af Chinese Academy of Sciences