Wetenschappers van de Nanyang Technological University in Singapore en de Université Grenoble Alpes in Frankrijk hebben een slot-die-coatingtechniek gecombineerd met gasdoving en substraatverwarming om een perovskiet-zonnecel te fabriceren met een actief oppervlak van meer dan 0.09 cm2 en een energieomzettingsrendement van 18%.
Gas blussen wordt voornamelijk gebruikt in verband met harden in vacuümovens en sleuf-die-coating is een proces dat al in verschillende industrieën wordt gebruikt. Inkt wordt door een smalle sleuf geduwd terwijl deze over een substraat beweegt om een continue film te vormen. Substraatverwarming wordt vaak toegepast in het pulsed laser deposition (PLD) proces.
Deze technieken, die de onderzoekers beschreven als een gecombineerde "synergetische kristallisatiestrategie", werden gebruikt om een methylammoniumvrije perovskietfilm met een dikte van ongeveer 500 nm over een met fluor gedoteerd tinoxide (FTO) substraat van 10 × 10 cm2 zonder het gebruik van oplosmiddelen of additieven.
De perovskiet-precursorinkt werd bereid in een met stikstof gevulde handschoenkast door te mengen lood(II)jodide (PbI2) formamidiniumjodide (FAI), lood(II)bromide (PbBr2), En cesiumjodide (Csi).
“De oplossing werd een nacht onder roeren op 40 C gehouden en de volgende dag overgebracht naar het slot-die tubing-systeem”, aldus de wetenschappers. ‘Voor de perovskiet module verzinsel, P2 schrijven werd uitgevoerd met een CO2 laser met aangepast vermogen om specifiek de perovskiet en de gat transportlaags en een handleiding P3 stap werd uitgevoerd door Kapton-tape-maskering. "
De cel heeft een 'ni-p'-indeling en is samengesteld uit de met fluor gedoteerd tinoxide (FTO) substraat, een Blik(IV) oxide (SnO2) laag, de perovskietfilm, een laag van goud (Au). Het heeft ook een spiro-OMeTAD-gatblokkerende laag, die meestal wordt gebruikt als een gattransportmateriaal voor zonnecellen met kleurstof in vaste toestand en perovskiet-apparaten.
De best presterende zonnecel met sleuf-die-coating vertoonde een efficiëntie van 18.03%, een open-circuit spanning van 1024 mV, een vulfactor van 78.6% en kortsluitstroomdichtheid van 22.4 mA cm-2.
"De reproduceerbaarheid van de apparaatprestaties werd beoordeeld door 30 apparaten van hetzelfde substraat te fabriceren", zeiden de academici, eraan toevoegend dat hun gemiddelde efficiëntie 16.35% was.
Ze beschreven de cel en het bijbehorende productieproces in “slot-die gecoate methylammonium-vrij perovskiet zonne- cellen met 18% efficiëntie ”, dat onlangs werd gepubliceerd in Zonne-energiematerialen en zonnecellen.
"Dit werk geeft inzicht in het verwerkingsvenster voor perovskiet meniscuscoating en baant de weg naar grootschalige verwerking van MA-vrije perovskieten”, aldus de onderzoekers.