Ilmuwan dari Nanyang Technological University di Singapura dan Université Grenoble Alpes di Prancis telah menggabungkan teknik pelapisan slot-die dengan quenching gas dan pemanasan substrat untuk membuat sel surya perovskite dengan area aktif lebih dari 0.09 cm2 dan efisiensi konversi daya sebesar 18%.
Pendinginan gas digunakan terutama dalam kaitannya dengan pengerasan dalam tungku vakum dan pelapisan slot-die adalah proses yang sudah digunakan di berbagai industri. Tinta didorong melalui slot sempit saat bergerak melintasi substrat untuk membentuk film terus menerus. Pemanasan substrat biasanya diterapkan dalam proses pulsed laser deposisi (PLD).
Teknik-teknik ini, yang para peneliti gambarkan sebagai kombinasi “strategi kristalisasi sinergis,” digunakan untuk melapisi film perovskit bebas metilamonium dengan ketebalan sekitar 500 nm di atas oksida timah yang didoping fluor (FTO) substrat 10 × 10 cm2 tanpa menggunakan pelarut atau aditif.
Tinta prekursor perovskit dibuat dalam kotak sarung tangan berisi nitrogen dengan pencampuran timah (II) iodida (PbI2) formamidinium iodida (FAI), timbal (II) bromida (PbBr2), Dan sesium iodida (CSI).
“Larutannya disimpan pada suhu 40°C sambil diaduk semalaman dan dipindahkan ke sistem tabung slot-die keesokan harinya,” kata para ilmuwan. “Untuk perovskit modul fabrikasi, hal2 penggosokan dilakukan dengan CO2 laser dengan daya yang disesuaikan untuk menghilangkan perovskit dan lapisan pengangkut lubangs dan manual P.3 langkah dilakukan oleh kapton tape masking. "
Sel memiliki tata letak 'ni-p' dan terdiri dari oksida timah yang didoping fluor (FTO) substrat, a Timah(IV) oksida (SnO2), lapisan film perovskit, lapisan yang terbuat dari emas (Au). Ini juga memiliki lapisan pemblokiran lubang spiro-OMeTAD, yang biasanya digunakan sebagai bahan pengangkut lubang untuk sel surya pewarna solid-state dan perangkat perovskit.
Sel surya berlapis slot-die berkinerja terbaik menunjukkan efisiensi 18.03%, open-sirkit tegangan 1024 mV, faktor pengisian 78.6%, dan rapat arus hubung singkat 22.4 mA cm-2.
"Reproduksibilitas kinerja perangkat dinilai dengan membuat 30 perangkat dari substrat yang sama," kata para akademisi, menambahkan bahwa efisiensi rata-rata mereka adalah 16.35%.
Mereka menggambarkan sel dan proses produksi terkait di “perovskit bebas metilamonium berlapis slot-die tenaga surya sel dengan efisiensi 18%,” yang baru-baru ini diterbitkan di Bahan Energi Matahari dan Sel Surya.
"Pekerjaan ini memberikan wawasan tentang jendela pemrosesan untuk lapisan meniskus perovskit dan membuka jalan menuju pemrosesan skala besar perovskit bebas MA, ”kata para peneliti.