Gli scienziati della Nanyang Technological University di Singapore e dell'Université Grenoble Alpes in Francia hanno combinato una tecnica di rivestimento slot-die con la tempra a gas e il riscaldamento del substrato per fabbricare una cella solare in perovskite con un'area attiva di oltre 0.09 cm2 e un'efficienza di conversione di potenza del 18%.
La tempra a gas viene utilizzata principalmente in connessione con la tempra nei forni sotto vuoto e il rivestimento a fessura è un processo già utilizzato in vari settori. L'inchiostro viene spinto attraverso una fessura stretta mentre si sposta su un substrato per formare una pellicola continua. Il riscaldamento del substrato viene comunemente applicato nel processo di deposizione laser pulsata (PLD).
Queste tecniche, che i ricercatori hanno descritto come una "strategia di cristallizzazione sinergica", sono state utilizzate per rivestire un film di perovskite privo di metilammonio con uno spessore di circa 500 nm su un ossido di stagno drogato con fluoro (FTO) substrato di 10 × 10 cm2 senza l'uso di solventi o additivi.
L'inchiostro precursore della perovskite è stato preparato in un vano portaoggetti riempito di azoto mescolando ioduro di piombo (II) (Pbl2) ioduro di formamidinio (FAI), bromuro di piombo(II) (PbBr2), E ioduro di cesio (Csi).
"La soluzione è stata mantenuta a 40°C sotto agitazione durante la notte e trasferita al sistema di tubi slot-die il giorno successivo", hanno detto gli scienziati. “Per la perovskite modulo fabbricazione, p2 la tracciatura è stata eseguita con una CO2 laser con potenza regolata per rimuovere in modo specifico la perovskite e il strato di trasporto del forose un manuale P3 il passaggio è stato eseguito dal mascheramento del nastro Kapton.
La cella ha un layout 'ni-p' ed è composta da ossido di stagno drogato con fluoro (FTO) substrato, a Lattina(IV) ossido (SnO2) strato, il film di perovskite, uno strato d'oro (Au). Ha anche uno strato di bloccaggio dei fori spiro-OMeTAD, che viene tipicamente utilizzato come materiale di trasporto dei fori per celle solari a coloranti allo stato solido e dispositivi perovskite.
La cella solare con rivestimento slot-die con le migliori prestazioni ha mostrato un'efficienza del 18.03%,circuito tensione di 1024 mV, fattore di riempimento del 78.6% e densità di corrente di cortocircuito di 22.4 mA cm-2.
"La riproducibilità delle prestazioni del dispositivo è stata valutata fabbricando 30 dispositivi dallo stesso substrato", hanno detto gli accademici, aggiungendo che la loro efficienza media era del 16.35%.
Hanno descritto la cella e il relativo processo di produzione in "perovskite priva di metilammonio rivestita a fessura solare celle con efficienza del 18%", che è stato recentemente pubblicato in Materiali di energia solare e celle solari.
"Questo lavoro fornisce una panoramica della finestra di elaborazione per il rivestimento del menisco di perovskite e apre la strada alla lavorazione su larga scala di perovskiti prive di MA", hanno affermato i ricercatori.