Wissenschaftler der Nanyang Technological University in Singapur und der Université Grenoble Alpes in Frankreich haben eine Schlitzdüsenbeschichtungstechnik mit Gasabschreckung und Substraterwärmung kombiniert, um eine Perowskit-Solarzelle mit einer aktiven Fläche von über 0.09 cmXNUMX herzustellen2 und eine Leistungsumwandlungseffizienz von 18%.
Das Gasabschrecken wird vor allem im Zusammenhang mit dem Härten in Vakuumöfen eingesetzt und das Schlitzdüsenbeschichten ist ein Verfahren, das bereits in verschiedenen Industrien verwendet wird. Tinte wird durch einen schmalen Schlitz gedrückt, während sie sich über ein Substrat bewegt, um einen kontinuierlichen Film zu bilden. Die Substraterwärmung wird üblicherweise beim Pulsed Laser Deposition (PLD)-Prozess angewendet.
Mit diesen Techniken, die die Forscher als kombinierte „synergistische Kristallisationsstrategie“ bezeichneten, wurde ein methylammoniumfreier Perowskitfilm mit einer Dicke von etwa 500 nm über a fluordotiertes Zinnoxid (FTO) Substrat von 10 × 10 cm2 ohne den Einsatz von Lösungsmitteln oder Zusatzstoffen.
Die Perowskit-Precursor-Tinte wurde in einer stickstoffgefüllten Glovebox durch Mischen hergestellt Blei (II) -iodid (PbI2), Formamidiniumjodid (FAI), Blei (II) -bromid (PbBr2), Und Cäsiumiodid (CSI).
„Die Lösung wurde über Nacht unter Rühren bei 40 °C gehalten und am nächsten Tag in das Schlitzdüsen-Rohrsystem überführt“, sagten die Wissenschaftler. „Für den Perowskit Modulen Herstellung, P2 das Anreißen wurde mit einem CO . durchgeführt2 Laser mit angepasster Leistung, um gezielt den Perowskit und die and Lochtransportschichts und ein Handbuch P3 Schritt wurde durch Kapton-Tape-Maskierung durchgeführt.“
Die Zelle hat ein 'ni-p'-Layout und besteht aus den fluordotiertes Zinnoxid (FTO) Substrat, a Zinn(IV) Oxid (SnO2) -Schicht, der Perowskitfilm, eine Schicht aus Gold (Au). Es hat auch eine Spiro-OMeTAD-Lochblockierungsschicht, die typischerweise als Lochtransportmaterial für Festkörper-Farbstoffsolarzellen und Perowskit-Bauelemente verwendet wird.
Die leistungsstärkste Slot-Die-beschichtete Solarzelle zeigte einen Wirkungsgrad von 18.03 %, einSchaltung Spannung von 1024 mV, einem Füllfaktor von 78.6 % und einer Kurzschlussstromdichte von 22.4 mA cm-2.
"Die Reproduzierbarkeit der Geräteleistung wurde bewertet, indem 30 Geräte aus demselben Substrat hergestellt wurden", sagten die Wissenschaftler und fügten hinzu, dass ihr durchschnittlicher Wirkungsgrad 16.35% betrug.
Sie beschrieben die Zelle und den damit verbundenen Produktionsprozess in „Schlitzdüsenbeschichteter methylammoniumfreier Perowskit Solar- Zellen mit 18% Wirkungsgrad“, die kürzlich in . veröffentlicht wurde Solarenergiematerialien und Solarzellen.
"Diese Arbeit bietet einen Einblick in das Verarbeitungsfenster für die Perowskit-Meniskusbeschichtung und ebnet den Weg für eine großtechnische Verarbeitung von MA-freien Perowskiten “, so die Forscher.