Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре и Университета Гренобль-Альпы во Франции объединили технику нанесения покрытия с помощью щелевого штампа с газовой закалкой и нагревом подложки, чтобы изготовить перовскитовый солнечный элемент с активной площадью более 0.09 см.2 и КПД преобразования энергии 18%.
Закалка в газе используется в основном в связи с закалкой в вакуумных печах, а нанесение покрытий с помощью щелевых штампов уже используется в различных отраслях промышленности. Чернила проталкиваются через узкую щель, когда они движутся по подложке, образуя сплошную пленку. Нагрев подложки обычно применяется в процессе импульсного лазерного осаждения (PLD).
Эти методы, которые исследователи описали как комбинированную «стратегию синергической кристаллизации», были использованы для покрытия перовскитной пленки без метиламмония толщиной около 500 нм на оксид олова, легированный фтором (FTO) подложка 10 × 10 см2 без использования растворителей и добавок.
Чернила-предшественник перовскита были приготовлены в перчаточном боксе, заполненном азотом, путем смешивания иодид свинца (II) (PbI2) формамидиния йодид (FAI), бромид свинца (II) (PbBr2), а также расширение йодид цезия (ЧСИ).
«Раствор хранился при температуре 40°C при перемешивании в течение ночи и на следующий день был перенесен в систему трубок с щелевой головкой», — сказали ученые. «Для перовскита модуль изготовление, П2 скрайбирование выполнялось с помощью CO2 лазер с регулируемой мощностью для удаления перовскита и слой переноса дырокs и руководство P3 шаг был выполнен малярной лентой из каптона ».
Ячейка имеет раскладку «ni-p» и состоит из оксид олова, легированный фтором (FTO) субстрат, а Банка(IV) оксид (SnO2) слой, перовскитовая пленка, слой из золота (Au). Он также имеет слой, блокирующий дырки, спиро-OMeTAD, который обычно используется в качестве материала для переноса дырок в твердотельных солнечных элементах на основе красителей и перовскитных устройствах.
Самый эффективный солнечный элемент с покрытием со щелевым кристаллом показал КПД 18.03%, открытыйсхема напряжение 1024 мВ, коэффициент заполнения 78.6% и плотность тока короткого замыкания 22.4 мА · см-2.
«Воспроизводимость характеристик устройств была оценена путем изготовления 30 устройств из одной и той же подложки», - заявили ученые, добавив, что их средняя эффективность составила 16.35%.
Они описали ячейку и связанный с ней производственный процесс в «перовскит без метиламмония, покрытый щелевой фильерой солнечный ячеек с эффективностью 18% », которая недавно была опубликована в Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы.
Эта работа дает представление о технологическом окне для покрытия перовскитного мениска и открывает путь к крупномасштабной переработке перовскитов, не содержащих МА », - заявили исследователи.