Cientistas da Nanyang Technological University em Cingapura e da Université Grenoble Alpes na França combinaram uma técnica de revestimento slot-die com têmpera a gás e aquecimento de substrato para fabricar uma célula solar de perovskita com uma área ativa de mais de 0.09 cm2 e uma eficiência de conversão de energia de 18%.
A têmpera a gás é usada principalmente em conexão com o endurecimento em fornos a vácuo e o revestimento com matriz de fenda é um processo já usado em várias indústrias. A tinta é empurrada através de uma fenda estreita à medida que se move através de um substrato para formar um filme contínuo. O aquecimento do substrato é comumente aplicado no processo de deposição de laser pulsado (PLD).
Essas técnicas, que os pesquisadores descreveram como uma "estratégia de cristalização sinérgica" combinada, foram usadas para revestir um filme de perovskita livre de metilamônio com uma espessura de cerca de 500 nm ao longo de um óxido de estanho dopado com flúor (FTO) substrato de 10 × 10 cm2 sem o uso de solventes ou aditivos.
A tinta precursora de perovskita foi preparada em uma caixa de luvas cheia de nitrogênio por mistura iodeto de chumbo (II) (PbI2) iodeto de formamidínio (FAI), brometo de chumbo (II) (PbBr2), E iodeto de césio (CSI).
“A solução foi mantida a 40°C sob agitação durante a noite e transferida para o sistema de tubos slot-die no dia seguinte”, disseram os cientistas. “Para a perovskita módulo fabricação, P2 a escrita foi realizada com um CO2 laser com potência ajustada para remover especificamente a perovskita e a camada de transporte de buracose um manual P3 etapa foi realizada por máscara de fita Kapton. ”
A célula tem um layout 'ni-p' e é composta por óxido de estanho dopado com flúor (FTO) substrato, um Lata(IV) óxido (SnO2) camada, o filme de perovskita, uma camada feita de ouro (Au). Ele também tem uma camada de bloqueio de orifícios spiro-OMeTAD, que é normalmente usada como um material de transporte de orifícios para células solares de corante de estado sólido e dispositivos de perovskita.
A célula solar revestida com slot-die de melhor desempenho mostrou uma eficiência de 18.03%, umo circuito tensão de 1024 mV, um fator de preenchimento de 78.6% e densidade de corrente de curto-circuito de 22.4 mA cm-2.
“A reprodutibilidade do desempenho do dispositivo foi avaliada pela fabricação de 30 dispositivos do mesmo substrato”, disseram os acadêmicos, acrescentando que sua eficiência média foi de 16.35%.
Eles descreveram a célula e o processo de produção relacionado em “perovskita sem metilamônio revestida com fenda solar células com eficiência de 18% ”, que foi publicado recentemente em Materiais de energia solar e células solares.
"Este trabalho fornece uma visão sobre a janela de processamento para o revestimento do menisco perovskita e abre o caminho para o processamento em grande escala de perovskitas livres de MA ”, disseram os pesquisadores.