On njaaraama e njilluuji mon e Nature.com. Jaaynde feerorde nde kuutorto-ɗaa ndee ina famɗi ballal CSS. Ngam heɓde njeñtudi ɓurndi moƴƴude, min mbasiyii ma huutoraade mbaydi kesiri feerorde maa (walla momtude mbaadi jokkondire e nder Internet Explorer). E nder ɗuum, ngam tabitinde ballal jokkondirngal, eɗen kolla lowre ndee tawa min mbaɗaani style walla JavaScript.
Passivation deffect huutoraama no feewi ngam moƴƴinde golle celule naange perovskite triiodide plumbum, kono batte deftereeji keewɗi e darnde α-fase ina keddii laaɓtaani ; Ɗoo, e kuutoragol miijo gollal densité, eɗen nganndi ko adii fof laawol ustaare perovskite triiodide plomb formamidine gila e faɗo α haa e faɗo δ e janngude batte ŋakkeende ceertuɗe e keeri semmbe mbayliigu faɗo. Njiylawu simulation ina hollita wonde ɓuuɓri iodine ɓuri waawde saabaade ustaare sabu ina usta no feewi semmbe ngam waylude faɗo α-δ, ina jogii semmbe peeñgol ɓurɗo famɗude e dow ɗaɗol perovskite. Naatgol laral denndaangal oksalaat plumbum mo ndiyam ɓuuɓnataa e dow ɗaɗol perovskite ina haɗa no feewi ɓuuɓgol faɗo α, haɗa eggol e ɓuuɓgol yodo. Yanti heen, ngool peeje ina usta no feewi jokkondire hakkunde-leyɗe ɗe ngonaa radiyeeje, ina ɓeyda kadi ƴellitaare cellal naange haa 25,39% (seedtinaama 24,92%). Kaɓirgal ngal pawaaka ina waawi jogaade haa hannde 92% e mbaadi mum adanndi caggal nde ngal gollorii e doole ɓurɗe mawnude fotde waktuuji 550 e les njiimaandi 1,5 G ɓuuɓndi henndu.
Koolondiral doole (PCE) e mbaydiiji naange perovskite (PSCs) yettiima tolno seedantaagal toowngal 26%1. Gila hitaande 2015, PSCs jamaanu ɓuri yiɗde ko perovskite (FAPbI3) ngam wonde laral ɓuuɓngal sabu darnde mum e nguleeki ɓurtuki e bandgap ɓurɗo yiɗeede ɓadiiɗo keerol Shockley-Keisser 2,3,4. Ko heddii koo, filmuuji FAPbI3 ina mbaɗa mbayliigu faɗo gila e faɗo α ɓaleejo feewde e faɗo δ ngo wonaa perovskite, e nguleeki suudu5,6. Ngam haɗde peeñgol faɗo delta, ko mbaydiiji perovskite keewɗi caɗtuɗi peewniraa. Feere ɓurnde waawde huutoreede ngam foolde ndee caɗeele ko jillondirde e FAPbI3 e mbaydi iyon metil amoniyum (MA+), sesiyum (Cs+) e iyon bromiid (Br-)7,8,9. Kono tan, perovskites hibriid ina tampina e yaajde bandgap e seerndude fasaaji fotosintesis, ko ɗum bonnata golle e darnde golle PSCs10,11,12 keɓtinaaɗe ɗee.
Wiɗtooji baɗanooɗi ko ɓooyaani kollitii wonde FAPbI3 laaɓɗo mo alaa ko woni e mum so wonaa doping ina jogii darnde moƴƴere sabu kiristaal mum moƴƴo e ŋakkeende mum13,14. Ko ɗum waɗi, ustude ŋakkeende e ɓeydude kiristaaliteer FAPbI3 mawɗo ko feere teeŋtunde ngam heɓde PSCs2,15 moƴƴo e deeƴɗo. Kono e nder golle FAPbI3 PSC, ustaare e faɗo heksagonal geese mo yiɗaaka mo wonaa perovskite δ ina waawi waɗde haa jooni16. Laawol ngol ina heewi fuɗɗoraade e dow ɗaŋe e keeri gawri ɓurɗi waawde heɓde ndiyam, nguleeki e annoore sabu woodgol nokkuuji keewɗi ŋakkuɗi17. Ko ɗum waɗi, passivation surface/grain ina haani ngam dartinde faɗo ɓaleejo FAPbI318. Peeje keewɗe ngam ustude ŋakkeende, ina jeyaa heen naatnugol perovskites lowre, molekule Lewis asid-base, e salte halide amoniyum, mbaɗii yahrude yeeso no feewi e PSCs formamidine19,20,21,22. Haa hannde, fotde wiɗtooji ɗii fof, kollirii darnde ŋakkeende ceertunde e anndinde sifaaji optoelektronik ko wayi no mbayliigu jolngo, njuuteendi diffusion e mbaydi bannge e nder ƴiye naange22,23,24. Yeru, miijo gollal densité (DFT) huutortee ko ngam teskaade semmbeeji peeñɗi e tolnooji semmbeeji nanngugol ŋakkeende ceertuɗe, ko ɗum huutortee no feewi ngam ardude e peewnugol passivation kuuɓtodinɗo20,25,26. No limre ŋakkeende ndee ustiri nii, darnde kaɓirgal ngal ina heewi ɓeydaade. Kono e nder PSCs formamidine, laabi batte ŋakkeende ceertuɗe e darnde faɗo e sifaaji fotosintesis ina poti seertude no feewi. E ko min nganndi, faamde no ŋakkeende addanta waylo-waylo faɗo kuuɓtodinngo e heksagonal (α-δ) e darnde passivation surface e dow darnde faɗo perovskite α-FAPbI3, haa jooni ina famɗi faamde.
Ɗoo, eɗen peeñnina laawol ustaare perovskite FAPbI3 gila e faɗo α ɓaleejo haa e faɗo δ oole e batte ŋakkeende ceertuɗe e keeri semmbe mbayliigu faɗo α-to-δ rewrude e DFT. I vacancies, ko weeɓi feeñde e sahaa peewnugol filmo e gollal kaɓirɗe, ina teskaa ko kam en ɓuri waawde fuɗɗoraade waylo-waylo faɗo α-δ. Ko ɗum waɗi min mbaɗti heen laylaytol denndaangal oksalaat (PbC2O4) ngol ndiyam ɓuuɓnataa, ngol ɓuuɓnataa e kemikal, dow FAPbI3 rewrude e feere in situ. Surface oxalate plumbum (LOS) ina haɗa peeñgol I ɓuuɓɗi, ina haɗa eggol iyon I so tawii ko nguleeki, annoore, e fannuuji kuuraa njiylotoo ɗum. LOS keɓaaɗo oo ina usta no feewi jokkondire hakkunde-leyɗe ɗe ngonaa radiyeeji, ina ɓeyda kadi ƴellitaare FAPbI3 PSC haa 25,39% (seedtinaama haa 24,92%). Kaɓirgal LOS ngal pawaaka ngal, jokkii 92% e mbaadi mum adanndi caggal nde ngal gollorii e nokku ɓurɗo mawnude (MPP) fotde waktuuji 550 e njuuteendi henndu (AM) 1,5 G radiyee.
En mbaɗii hiisaaji ab initio ko adii fof ngam yiytude laawol ɓuuɓgol perovskite FAPbI3 ngam yahde gila e faɗo α feewde e faɗo δ. E nder peeje waylo-waylo faɗo laaɓtuɗe, tawaama wonde waylo-waylo ummoraade e oktahedron gonɗo e ŋorol tati [PbI6] e nder faɗo α-kuuɓtodinngo FAPbI3 feewde e oktahedron gonɗo e ŋorol gootol [PbI6] e nder faɗo δ-heksagonal FAPbI3 ko. taƴgol 9. Pb-I ina waɗa jokkondire e daawal gadanal ngal (Int-1), tawa semmbe mum ina yettoo 0,62 eV/cell, hono no hollir-ɗen e Natal 1a nii. So oktahedron oo ƴettitaama e bannge [0\(\bar{1}\)1], jokkol juutngol heksagonal ngol ina yaaji gila 1×1 haa 1×3, 1×4, haa jooni ina naata e faɗo δ. Njaajeendi njuuteendi laawol ngol fof ko (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ. Gila e natal peccitagol semmbe, ina waawi tawa ko caggal nde nukkuur faɗo δ FAPbI3 e nder daawe garooje ɗee, ɓuuɓol semmbe ngol ina lesɗi e ɓuuɓol faɗo α, ɗum firti ko ɓuuɓol faɗo ngoo maa yaaw. Ina laaɓi tan, daawal gadanal ngam haɓaade mbayliigu faɗo ina tiiɗi so en njiɗii suppitde mbayliigu faɗo α.
a Laawol waylude Faas gila nano haa nyaamo – faas FAPbI3 ɓaleejo (faas α), ɓuuɓgol jokkondire Pb-I gadane (Int-1) e ɓuuɓgol jokkondire Pb-I goɗɗe (Int-2, Int -3 e Int -4) e faas FAPbI3 oole (faas delta). b Barkeeji semmbe e mbayliigu faɗo α to δ FAPbI3 tuugiiɗi e ŋakkeende toɓɓe ndernderiije ceertuɗe. Laral toɓɓere ngal hollirta ko semmbe ɓuuɓɗo (0,62 eV). c Semmbe peeñgol ŋakkeende toɓɓere adannde e dow ɗaɗol perovskite plumbum. Aksiyoŋ absis ko semmbe gonɗo e mbayliigu faɗo α-δ, aksiyoŋ ordinateer oo ko semmbe peeñgol ŋakkeende. Pecce ɗe mbaylaaka e ɓalewol, boɗewol e ɓalewol ko sifaa I (FE les EB-toowɗo), sifaa II (FE toowɗo) e sifaa III (EB-lowre FE), no mbaydiiji ɗii fof. d Semmbe peeñgol ŋakkeende VI e LOS FAPbI3 e nder ƴeewndo. e I baroowo eggugol iyon e nder ƴeewndo e LOS FAPbI3. f – hollirde skemaaji eggol iyon I (sfereeji oraas) e gLOS FAPbI3 (boɗeejo, plumbum; violet (oraas), iyod (iyod moɓtoowo)) e nder ƴeewndo gf (nano: yiyngo dow; ñaamo: taƴre, ɓaleere); karbon; bulo ɓuuɓɗo – azot ; boɗeejo – oksijen ; pinndi ɓuuɓndi – hidrogen). Doggi iwdi ina ndokkee e mbaadi fiilde doggi iwdi.
Ndeen min njanngii e mbaadi kuuɓtodinndi batte ŋakkeende toɓɓe ndernderiije ceertuɗe (ina heen PbFA, IFA, PbI, e IPb occupancy antisite; atomuuji hakkundeeji Pbi e Ii; e VI, VFA, e VPb ɓuuɓɗi), ɗi njiytiraa ko geɗe teeŋtuɗe. ko addata ŋakkeende faɗo to bannge atomik e semmbe ina kollitaa e Natal 1b e alluwal ɓeydoowal 1. Ko ɓuri haawnaade heen, wonaa ŋakkeende fof ustata semmbe mbayliigu faɗo α-δ (Natal 1b). Eɗen cikki wonde ŋakkeende jogiinde semmbeeji peeñɗi tokoosi e semmbeeji mbayliigu faɗo α-δ les ina njiytee ina bonna darnde faɗo. No mbiyru-ɗen dow nii, nokkuuji keewɗi leɗɗe ina keewi hiiseede ina mbaawi wonande formamidine PSC27. Ko ɗum waɗi, eɗen njuurnitoo dow ɗaɗol ngol PbI2-terminated (100) e nder ngonkaaji keewɗi lewru. Semmbe peeñgol ŋakkeende toɓɓe ndernderiije dowri hollitaama e Natal 1c e alluwal ɓeydoowal 1. Tuugnaade e semmbe peeñgol semmbe (EB) e semmbe peeñgol mbayliigu faɗo (FE), ɗeen ŋakkeende ina limtee e sifaaji tati. Sifaa I (low EB-high FE) : Hay so tawii IPb, VFA e VPb ina usta no feewi semmbeeji gonɗi e mbayliigu faɗo, ina njogii semmbeeji peeñgol toowɗi. Ko ɗum waɗi eɗen cikki ɗeeɗoo sifaaji ŋakkeende ina njogii batte keewɗe e mbayliigu faɗo nde tawnoo ɗe keewaani feeñde. Sifaa II (EB toowɗo) : Sabu moƴƴitingol semmbe mbayliigu faɗo α-δ, ŋakkeende anti-site PbI, IFA e PbFA bonnataa darnde faɗo perovskite α-FAPbI3. Sifaa III (EB-low FE) : VI, Ii e Pbi ŋakkeende semmbeeji peeñgol ina mbaawi saabaade ŋakkeende faɗo ɓaleejo. Haa teeŋti noon e FE e EB VI ɓurɗi lesɗude, eɗen cikki feere ɓurnde moƴƴude ko ustude I liggotooɓe.
Ngam ustude VI, min mbaɗii laylaytol denndaangal PbC2O4 ngam moƴƴinde ɓalndu FAPbI3. So en tuugniima e paaspooruuji lamɗam haliid organik ko wayi no yodiid feniletilemoniyum (PEAI) e yodiid n-oktilammoniyum (OAI), PbC2O4, mo alaa iyon halogen moɓtoowo, ina jogii kemikal, ina ɓuuɓna e ndiyam, ina weeɓi kadi ustaade so ɓuuɓnaama. Stabilisation moƴƴo e ɓuuɓri dowri e fannu kuuraa perovskite. Soklaaji PbC2O4 e nder ndiyam ko 0,00065 g/L tan, ɗum noon ina famɗi hay PbSO428. Ko ɓuri teeŋtude, laabi LOS denndaaɗi e gooti ina mbaawi feewnireede no feewi e dow filmuuji perovskite kuutortooɗi reaksiyoŋaaji in situ (ƴeew les). En mbaɗii simulaaji DFT e jokkondire hakkunde FAPbI3 e PbC2O4 no hollirtee e Natal ɓeydaande 1. Taƴre ɓeydaande 2 hollitii semmbe peeñgol ŋakkeende caggal nde LOS ƴettaa. En tawii wonde LOS ɓeydataa tan semmbe peeñgol ŋakkeende VI e 0,69–1,53 eV (Natal 1d), kono kadi ina ɓeyda semmbe kuuɓtodinɗo I to dow ɗaɗol eggugol e ɗaɗol yaltugol (Natal 1e). E daawal gadanal ngal, iyon I ina njillondiri e dow ɗaŋre perovskite, ina ɗacca iyon VI e nokku lattice mo semmbe mum tolnii e 0,61 eV. Caggal nde LOS naati, sabu batte steric hindrance, semmbe activation ngam eggol iyon I ɓeydotoo ko... 1,28 eV. E nder yah-ngartaa iyon I yaltuɗo e dow ɗaɗol perovskite, ɓuuɓol semmbe e nder VOC ina ɓuri kadi e nder sample ƴeewndo (Natal 1e). Nate skemaaji laabi eggol iyon I e nder ƴeewndo e LOS FAPbI3 kolliraama e Natal 1 f e g, no mbaydiiji ɗii fof. Njiylawu oo hollitii wonde LOS ina waawi haɗde peeñgol ŋakkeende VI e ɓuuɓgol I, ɗum noon haɗde nukkuuji mbayliigu faɗo α to δ.
Ko ƴeewndaa ko feewti e asid oksalik e perovskite FAPbI3. Caggal nde ɓuuɓri asid oksalik e FAPbI3 njiytiraa, ɓuuɓri ɓaleeri keewndi feeñii, hono no hollir-ɗen e Natal ɓeydaande 2. Geɗel poɗɗel ngel anndaa ko huunde laaɓtunde PbC2O4 huutortoonde diffraction X-ray (XRD) (Natal ɓeydaande 3) e waylo-waylo FourierfrascoFTIR e hitaande 4). En tawii wonde asid oksalik ina heewi ɓuuɓde e alkol isopropil (IPA) e nguleeki suudu e ɓuuɓde ko ina tolnoo e 18 mg/mL, hono no hollir-ɗen e Natal ɓeydaande 5. Ɗum ina weeɓi golloraade caggal ɗuum nde tawnoo IPA, hono ɓuuɓnoowo passivation keewɗo, bonnataa layer be2od juutɗo. Ko ɗum waɗi, so en ɓuuɓnii filmo perovskit oo e nder ɓuuɓri asid oksalik walla so en njuurniima ɓuuɓri asid oksalik ndii e dow perovskit, PbC2O4 ɓuuɓɗo e ɓuuɓɗo ina waawi heɓde e yaawre e dow ɓuuɓri perovskit fawaade e mbaydi kemikal FAbI +3O. FAI ina waawi ɓuuɓde e IPA, ɗum noon ina itta e nder defgol. Tekkeendi LOS ina waawi ƴeewteede e sahaa gonaaɗo e ɓuuɓri prekursor.
Nate mikroskoop elektoronik (SEM) ƴeewndorɗe e filmuuji perovskite LOS kolliraama e nate 2a,b. Njiylawu oo hollitii wonde morfolooji dow perovskite ina reeni no feewi, tee ina waɗi ɓuuɓri keewndi e dow wertallo gawri, ndi foti wonde ko laral PbC2O4 ngal reaksiyoŋ in-situ waɗi. Filma perovskite LOS ina jogii ɓuuɓol seeɗa (Natal ɓeydaande 6) e ɓuuɓol jokkondiral ndiyam ɓurngol mawnude so yerondiraama e filmo ƴeewndo (Natal ɓeydaande 7). Mikroskoop elektoronik (HR-TEM) toowɗo huutoraa ngam seerndude laral dowri geɗel ngel. So en tuugniima e filmo ƴeewndo (Natal 2c), laral ɓuuɓngal gootal, ɓuuɓngal, ɓuuɓngal fotde 10 nm ina yiyee no feewi e dow perovskite LOS (Natal 2d). Huutoraade mikroskoop elektoronik ɓuuɓɗo (HAADF-STEM) ngam ƴeewde jokkondire hakkunde PbC2O4 e FAPbI3, ina waawi yiyeede no feewi tawa ina woodi nokkuuji kiristaal FAPbI3 e nokkuuji amorf PbC2O4 (Natal ɓeydaande 8). Ko woni e dow perovskite caggal nde asid oksalik huutortee, ko peeje spektoroskopi fotoelektron (XPS) , hono no hollir-ɗen e nate 2e–g nii. E Natal 2e, ɓuuɓol C 1s ngol hedde 284,8 eV e 288,5 eV njeyaa ko e maandeeji CC e FA keertiiɗi ɗii. So en tuugniima e mbaydi ƴeewndo, mbaydi LOS hollirii ɓeydagol tolno 289,2 eV, ko C2O42-. Spektoor O 1s mo perovskite LOS ina hollita ɓuuɓol O 1s tati ceertuɗi e kemikal to 531,7 eV, 532,5 eV, e 533,4 eV, ko nanndi e COO deprotonated, C=O mo dente oksalaat 30 e atom O mo komponent OH2e (Fig. ). )). Wonande sample ƴeewndo oo, ko ɓuuɓri O 1s tokosiri tan yiytaa, ndi waawi siforaade ko oksijen kemisorb e dow leydi. Sifaa membrane toppitiiɗo Pb 4f7/2 e Pb 4f5/2 ina tawee e 138,4 eV e 143,3 eV. En teskiima wonde perovskite LOS ina hollita mbayliigu ɓuuɓngu Pb fotde 0,15 eV feewde e semmbe jokkondire ɓurɗe toowde, ko ɗum hollirta jokkondire ɓurɗe tiiɗde hakkunde atom C2O42- e Pb (Natal 2g).
a Nate SEM ƴeewndorɗe e b filmuuji perovskite LOS, yiyngo dow. c Mikroskoop elektoronik gonɗo e njuuteendi njuuteendi (HR-TEM) mo ƴeewndo e d filmuuji perovskite LOS. XPS toowɗo mo e C 1s, f O 1s e g Pb 4f filmuuji perovskit. Doggi iwdi ina ndokkee e mbaadi fiilde doggi iwdi.
E fawaade e njeñtudi DFT, ina teskaa e miijo wonde ŋakkeende VI e eggol I ina mbaawi saabaade mbayliigu faɗo gila α haa δ. Ciimtol ɓennungol hollitii wonde I2 ina yaawi yaltude e filmuuji perovskite baɗɗi PC e nder fotosintesis caggal nde filmuuji ɗii peeñi e stres annoore e nguleeki31,32,33. Ngam tabitinde batte dartingol oksalaat plumbum e faɗo α perovskite, min njuppii filmuuji perovskite control e LOS e nder butelaaji gilaas laaɓtuɗi baɗɗi toluene, caggal ɗuum min njuppii ɗi e lewru 1 fotde 24 h. En poondiima ɓuuɓgol annoore ultraviolet e annoore yiyteende (UV-Vis). ) ɓuuɓri toluene, hono no hollirtee e Natal 3a. So en tuugniima e sample ƴeewndo, tiiɗnaare ɓuuɓgol I2 ina famɗi no feewi yiytaa ko e LOS-perovskite, ko ɗum hollirta wonde LOS compact ina waawi haɗde I2 yaltude e filmo perovskite e nder ɓuuɓgol annoore. Fotooje ƴeewndo duuɓi e filmuuji perovskite LOS ina kollitaa e insetuuji nate 3b e c. Perovskite LOS ina ɓalee haa jooni, ko ɓuri heewde e filmo ɗowgol oo wayliima. Ɗemɗe ɓuuɓɗe UV–yiyteteeɗe e filmo ɓuuɓɗo oo kolliraama e nate. 3b, c. En teskiima wonde absorption ko nanndi e α e nder filmo control ina laaɓi ina usta. Fotdeeji X-ray mbaɗaa ngam winndude ƴellitaare mbaydi kiriis. Caggal waktuuji 24 lewru, perovskite toppitiiɗo oo hollirii maande δ-fase geese tiiɗnde (11,8°), tawi perovskite LOS ina jokki e faɗo ɓaleejo moƴƴo (Natal 3d).
Spektooruuji ɓuuɓɗi yiyteteeɗi e UV ɗi ɓuuɓri toluene ndi filmo toppitiiɗo oo e filmo LOS oo njuppaa e les lewru naange 1 fotde waktuuji 24. Inset oo ina hollita ɓuuɓri ndi filmo kala ɓuuɓnaa e ɓuuɓri toluene potndi. b Spektooruuji ɓuuɓɗi UV-Vis ɗi filmo ƴeewndo e c filmo LOS hade e caggal 24 h ɓuuɓgol e les 1 lewru. Inset oo ina hollita foto filmo jarriborɗo oo. d Patterns diffraction X-ray filmuuji ƴeewndo e LOS hade e caggal 24 h ƴeewndo. Nate SEM filmo ƴeewndo e filmo f LOS caggal waktuuji 24 ƴeewndo. Doggi iwdi ina ndokkee e mbaadi fiilde doggi iwdi.
En mbaɗii peeje ƴeewndo (SEM) ngam ƴeewde waylooji mikroo-struktuur filmo perovskite caggal waktuuji 24 lewru, hono no hollir-ɗen e nate 3e,f. E nder filmo toppitiiɗo oo, geɗe mawɗe mbonnaama, mbaɗtaa e ƴiye tokoose, ko nanndi e morfolooji geɗel δ-fase FAPbI3 (Natal 3e). Wonande filmuuji LOS, ƴiye perovskite ina keddii e ngonka moƴƴa (Natal 3f). Njiylawu oo hollitii wonde majjugol I ina addana no feewi waylude faɗo ɓaleejo feewde e faɗo oole, tawi noon PbC2O4 ina dartina faɗo ɓaleejo, haɗa majjugol I. Nde tawnoo densité vacance to surface ina ɓuri no feewi e nder bulk gawri,34 ndee faɗo ɓuri waawde waɗde e surface of the. e sahaa gooto ina yaltina iodine e waɗde VI. No DFT holliri nii, LOS ina waawi haɗde mbayliigu VI, haɗde eggol iyon I to dow perovskite.
Yanti heen, batte laral PbC2O4 e dow ɓuuɓri filmuuji perovskite e nder henndu weeyo (ɓuuɓri 30-60%) janngaama. No hollir-ɗen e Natal ɓeydaande 9 nii, perovskite LOS ina ɓalee haa jooni caggal balɗe 12, tawi filmo toppitiiɗo oo ina wayloo. E nder peeje XRD, filmo toppitiiɗo oo ina hollita ɓuuɓol tiiɗngol to 11,8° ko nanndi e faɗo δ FAPbI3, tawi noon perovskite LOS ina jogii faɗo α ɓaleejo no moƴƴi (Natal ɓeydaande 10).
Fotoluminesans (PL) e fotoluminesans (TRPL) kuutoraa ngam wiɗtude batte passivation oksalaat plumbum e dow ɗaɗol perovskite. E nder Fig.Natal 4a hollitii wonde filmo LOS oo ɓeydiima tiiɗde PL. E nder natal kartoŋaaji PL, tiiɗndam filmo LOS oo e dow wertallo 10 × 10 μm2 fof ɓuri tiiɗde filmo ƴeewndo oo (Natal ɓeydaande 11), ko ɗum hollirta wonde PbC2O4 ina passiva filmo perovskite oo no feewi. Nguurndam joloowo oo ina anndaa e ɓadtaade ɓuuɓri TRPL e gollal esponensiyal gootal (Natal 4b). Nguurndam jolngo filmo LOS ko 5,2 μs, ko ɗum ɓuri juutde e filmo toppitiiɗo nguurndam jolngo ko 0,9 μs, ko ɗum hollirta ustaare jokkondire ɗe ngonaa radiyeeje dow.
PL e b-spektraaji PL wakkatiiji filmuuji perovskite e dow ɓuuɓri gilaas. c SP ɓuuɓol kaɓirgal ngal (FTO/TiO2/SnO2/perovskiit/spiro-OMeTAD/Au). d Spektro EQE e Spektro Jsc EQE kuutorteeɗo gila e kaɓirgal ɓurngal moƴƴude. d Faggudu tiiɗndam annoore kaɓirgal perovskite e natal Voc. f Ƴeewndo MKRC tippudi huutortoo ko kaɓirgal ɓuuɓri laaɓtundi ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au. VTFL woni jolngo ɓurngo mawnude e hebbinde trap. Gila e ɗeen doosɗe min limtii densité trap (Nt). Doggi iwdi ina ndokkee e mbaadi fiilde doggi iwdi.
Ngam janngude batte laral oksalaat lewru e golle kaɓirgal ngal, ko mbaydi jokkondiral FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au huutoraa. En kuutorto kuloriid formamidin (FACl) ngam ɓeydude e mbaydi perovskite e nokku hidrokloriid metilamin (MACl) ngam heɓde golle kuutorgal ɓurɗe moƴƴude, nde tawnoo FACl ina waawi rokkude kalite kiristaal ɓurɗe moƴƴude e woɗɗitaade gap band FAPbI335 (ƴeew nate ɓeydooje detaili e1). ). 12-14). IPA suɓaama ngam wonde antisolvant sabu ina addana ɗum mbaydi kiriis ɓurndi moƴƴude e njuɓɓudi ɓurndi moƴƴude e nder filmuuji perovskite so yerondiraama e dietil eter (DE) walla kulorobenzene (CB)36 (Nate ɓeydooje 15 e 16). Tekkeendi PbC2O4 ndii ina moƴƴi no feewi ngam waawde ballondiral moƴƴal e passivation defect e transport charge e dow njuɓɓudi njuuteendi asid oksalik (Natal ɓeydaande 17). Nate SEM gonɗe e kaɓirɗe ƴeewndo e LOS ɓurɗe moƴƴude ɗee kolliraama e Natal ɓeydaande 18. Kurkure densité courant (CD) tippudi ngam kaɓirɗe ƴeewndo e LOS kolliraama e Natal 4c, e parametruuji ƴettaaɗi ɗii kolliraama e alluwal ɓeydaande 3. Efficiency de conversion de puissance maximale (J%c2%)3.3 25,75 mA cm-2 (25,74 mA cm-2), Voc 1,16 V (1,16 V) e ƴeewndo caggal ( yeeso). Faktore fillo (FF) ko 78,40 % (76,69 %). PCE LOS ɓurɗo mawnude PSC ko 25,39% (24,79%), Jsc ko 25,77 mA cm-2, Voc ko 1,18 V, FF ko 83,50% (81,52%) ummoraade e caggal (Scan yeeso haa). Kaɓirgal LOS ngal heɓii golle fotowoltaaji seedtinɗe 24,92% e nder laboratuwaar fotowoltaaji tataɓo hoolaare (Natal ɓeydaande 19). Koolondiral kwantum yaajngal (EQE) rokkii Jsc kuuɓtidinɗo 24,90 mA cm-2 (kontrol) e 25,18 mA cm-2 (LOS PSC), ko ɗum woni ko nanndi e Jsc fotnooɗo e mbaydi AM 1,5 G (Natal .4d). ) . Peccitagol limtooji PCEs fotnooɗi ngam haɓaade e PSCs LOS hollitaama e Natal ɓeydaande 20.
No hollir-ɗen e Natal 4e nii, jokkondire hakkunde Voc e tiiɗnaare annoore hiisaama ngam janngude batte PbC2O4 e mbayliigu dowri ballitoowu trap. Ƴeewirde laana fittaandu kaɓirgal LOS ko 1,16 kBT/sq, ɗum noon ina famɗi e ƴaañgal laana fittaandu kaɓirgal toppitiingal (1,31 kBT/sq), ko ɗum hollirta wonde LOS ina waɗi nafoore ngam haɗde jokkondire dowri e decoys. En kuutorto karallaagal kesal jolngo weeyo (SCLC) ngam fooɗtude limto njuuteendi ŋakkeende filmo perovskite e fotde sifaa IV niɓɓo kuutorgal ɓuuɓngal (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) no hollirtee e natal ngal nii. 4f Hollitde. Denndaangal jolngo ngoo hiisaama e foormula Nt = 2ε0εVTFL/eL2, ɗo ε woni jokkorgal diƴƴe gonngal e filmo perovskite, ε0 woni jokkorgal jokkorgal weeyo, VTFL woni jokkorgal keeriingal ngam hebbinde jolɗe ɗee, e woni jolngo, L woni teddeendi filmo perovskite n). Denndaangal ŋakkeende kaɓirgal VOC ngal hiisaama ko 1,450 × 1015 cm–3, ɗum noon ina famɗi e denndaangal ŋakkeende kaɓirgal toppitiingal ngal, woni 1,795 × 1015 cm–3.
Appaare nde pawaaka ndee ƴeewtaama to nokku ɓurɗo mawnude (MPP) e les lewru timmundu e les njiimaandi azot ngam ƴeewde darnde mum e golle mum juutɗe (Natal 5a). Caggal waktuuji 550, kaɓirgal LOS ngal ina jokki haa jooni e 92% e mbaadi mum ɓurndi mawnude, tawi noon golle kaɓirgal toppitiingal ngal ina ustii haa 60% e mbaadi mum adanndi. Peccitagol geɗe e nder kaɓirgal ɓooyngal ngal fotnoo ko ƴeewteede e mbaydi ƴoƴre (ToF-SIMS) (Natal 5b, c). Moftugol iodine mawngol ina yiyee e nokku toppitiiɗo kaŋŋe toowɗo oo. Sarɗiiji ndeenka gaasuuji ina njaltina geɗe bonɗe e weeyo ko wayi no nguleeki e oksijen, ina hollita wonde ko mekanismeeji ndernderi (ɗum woni eggol iyon) ngoni sabaabu. E fawaade e njeñtudi ToF-SIMS, iyon I- e AuI2- njiytaama e nder elektoronik Au, ko ɗum hollirta diƴƴe I ummoraade e perovskite feewde e Au. Tiiɗnaare maande iyon I- e AuI2- e nder kaɓirgal toppitiingal ina sowoo laabi 10 tiiɗnaare sample VOC. Ciimtol ɓennungol hollitii wonde ɓuuɓri iyon ina waawi addande ustaare yaawnde e ɓuuɓri spiro-OMeTAD e ɓuuɓri kemikal e nder laral elektoronik toowngal, ɗum noon ina bonna jokkondiral hakkunde-leyɗeele e nder kaɓirgal ngal37,38. Elektrode Au oo ittaa, laral spiro-OMeTAD ngal laɓɓinaa e ɓuuɓri ndii e ɓuuɓri kulorobenzeen. Ndeen min cifondirii filmo oo e kuutoragol diƴƴe X-ray (GIXRD) (Natal 5d). Njiylawu oo hollitii wonde filmo toppitiiɗo oo ina jogii ɓuuɓol diƴƴe laaɓtungol to 11,8°, tawi alaa ɓuuɓol diƴƴe kesol feeñata e sample LOS. Njiylawu oo hollitii wonde ŋakkeende mawnde e iyon I e nder filmo toppitiiɗo oo ina addana jibinannde faɗo δ, tawi noon e nder filmo LOS oo, ngool laawol ina laaɓti ina haɗee.
575 waktuuji jokkondire MPP jokkondirɗe e kaɓirgal ngal alaa ko seerndi ɗum e weeyo azot e 1 lewru tawa alaa filtirde UV. ToF-SIMS renndinde b I- e c AuI2- iyon e nder kaɓirgal LOS MPP ɗowgol e kaɓirgal duumingal. Ɗeeɗoo mbaydiiji ɓaleeji, ɓaleeji e oraas ina nanndi e Au, Spiro-OMeTAD e perovskite. d GIXRD filmo perovskit caggal jarribo MPP. Doggi iwdi ina ndokkee e mbaadi fiilde doggi iwdi.
Koolondiral fawaade e nguleeki fotnoo ko ngam tabitinde wonde PbC2O4 ina waawi haɗde yah-ngartaa iyon (Natal ɓeydaande 21). Semmbe kuuɓtodinɗo (Ea) eggugol iyon ina anndaa e fotde waylo-waylo weeyo (σ) filmo FAPbI3 e nguleeki ceertuki (T) e huutoraade jokkondire Nernst-Einstein : σT = σ0exp(−Ea/kBT), ɗo σ0 woni jokkere enɗam, kB woni jokkere enɗam Bol. En keɓii nafoore Ea e ŋorol ln(σT) e 1/T, woni 0,283 eV wonande ƴeewndo e 0,419 eV wonande kaɓirgal LOS.
E raɓɓiɗinaade, eɗen ndokka mbaydi miijo ngam anndude laawol mbayliigu perovskite FAPbI3 e batte ŋakkeende ceertunde e dow keeri semmbe mbayliigu faɗo α-δ. E nder ɗeen ŋakkeende, ŋakkeende VI ina teskaa e teori ina waawi saabaade mbayliigu faɗo gila α haa δ. Laral denndaangal PbC2O4 ngal ndiyam ɓuuɓnataa, ngal ɓuuɓnataa e kemikal, ina naata ngam dartinde faɗo α FAPbI3 e haɗde peeñgol I ɓuuɓri e yah-ngartaa iyon I. Ndee feere ina usta no feewi jokkondire hakkunde-leyɗe ɗe ngonaa radiyeeji, ina ɓeyda njuuteendi cellal naange haa 25,39%, ina ɓeyda kadi darnde golle. Njiylawu amen ina rokka ardorde ngam heɓde PSCs formamidine moƴƴe e deeƴɗe e haɗde waylo-waylo faɗo α to δ baɗaaɗo e ŋakkeende.
Isopropoksiid (TTIP, 99,999%) soodaa ko e Sigma-Aldrich. Asid hidroklorik (HCl, 35,0–37,0%) e etanol (mo alaa ndiyam) coodaama to nokku kemikal Guangzhou. SnO2 (15 wt% e ɓuuɓri koloñaal oksidaa tin(IV)) soodaa ko e Alfa Aesar. Yodiid (PbI2, 99,99%) soodaa ko e TCI Shanghai (Siin). Yodiid formamidin (FAI, ≥99,5%), kuloriid formamidin (FACl, ≥99,5%), hidrokloriid metilamin (MACl, ≥99,5%), 2,2′,7,7′-tetrakis-(N , N-robioksinilinf.9)-9)- (Spiro-OMeTAD, ≥99,5%), bis litiyom (trifluorometan)sulfonilimiid (Li-TFSI, 99,95%), 4-tert -butilpiridin (tBP, 96%) coodaama e sosiyetee karallaagal annoore polimer Xi’an (Siin). N,N-dimetilformamiid (DMF, 99,8%), dimetil sulfoksiid (DMSO, 99,9%), alkol isopropil (IPA, 99,8%), kulorobenzeen (CB, 99,8%), asetonitril (ACN). Sodaama e Sigma-Aldrich. Asid oksalik (H2C2O4, 99,9%) soodaa ko e Macklin. Kemikaluuji ɗii fof kuutoraa ko no keɓiraa nii tawa alaa ko wayli heen.
Substrat ITO walla FTO (1,5 × 1,5 cm2) laɓɓinaama e ultrason e detergen, aseton, e etanol fotde 10 min, caggal ɗuum yoora e les ɓuuɓol azot. Laral ɓuuɓngal TiO2 ngal, ɓuuɓnaama e dow ɓuuɓri FTO, huutortoo ko ɓuuɓri diisopropoksibis (asetilasetonaat) titaani e nder etanol (1/25, v/v) ɓuuɓnaa e 500 °C fotde 60 min. Diƴƴe koloidal SnO2 ɗee ɓuuɓnaama e ndiyam deyoniseer e nder njuuteendi 1:5. E dow lowre laaɓnde, nde ozone UV huutortoo fotde hojomaaji 20, filmo ɓuuɓɗo mo nanopartikulaaji SnO2 njuppaa e 4000 rpm fotde leƴƴanɗe 30, caggal ɗuum ɓuuɓnaa e 150 °C fotde hojomaaji 30. Wonande ɓuuɓri gonndi e perovskite, 275,2 mg FAI, 737,6 mg PbI2 e FACl (20 mol%) ina njuutee e ɓuuɓri jillondiindi DMF/DMSO (15/1). Laral perovskite ngal feewnaama e senngooji 40 μL njuumri perovskite gonndi e dow laral SnO2 ngal UV-ozone huutortoo e 5000 rpm e nder henndu weeyo fotde 25 s. Leƴƴanɗe 5 caggal sahaa cakkitiiɗo oo, 50 μL e ɓuuɓri MACl IPA (4 mg/mL) yaawi faweede e dow ɓuuɓri ndii, ko wayi no ɓuuɓri ɓuuɓri. Ndeen, filmuuji kesi peewnaaɗi ɗii njuppaa e nguleeki 150°C fotde 20 min, caggal ɗuum e nguleeki 100°C fotde 10 min. Caggal nde filmo perovskit oo cooynaa e nguleeki suudu, ɓuuɓri H2C2O4 (1, 2, 4 mg ɓuuɓnaa e 1 mL IPA) ɓuuɓnaama e 4000 rpm fotde 30 s ngam passifde dow perovskit oo. Kosam spiro-OMeTAD peewnaaɗam e 72,3 mg spiro-OMeTAD, 1 ml CB, 27 μl tBP e 17,5 μl Li-TFSI (520 mg e nder 1 ml asetonitril) ɓuuɓnaama e dow filmo oo e 4000 rpm e nder 4000 rpm e nder 4000 rpm. E joofnirde, laral Au ngal 100 nm tekkeendi, ɓuuɓnaama e nder weeyo e njaaweeki 0,05 nm/s (0~1 nm), 0,1 nm/s (2~15 nm) e 0,5 nm/s (16~100 nm) . ).
Golle SC ɗe ƴulɓe naange perovskite peeñninaama e kuutoragol ƴulɓe naange Keithley 2400 meeteer e les njiimaandi simulator naange (SS-X50) e tiiɗnaare annoore 100 mW/cm2 e hoolkisaade kuutoragol ƴulɓe naange silikon kalibraaɗe. So wonaa tawa ko noon wiyraa, ɓuuɓri SP fotnoo ko e nder kees gannde keewɗo azot e nguleeki suudu (~25°C) e nder mbaadiiji ƴeewndo yeeso e caggal (taƴre doolnunde 20 mV, waktu leelɗo 10 ms). Mask ɗoyngol huutoraa ngam anndude nokku baawɗo wonde 0,067 cm2 wonande PSC fotnooɗo. Pooɗondiral EQE waɗiraa ko e henndu weeyo huutortoondu njuɓɓudi PVE300-IVT210 (Karallaagal yiyngo sanɗaaji Pte Ltd) tawa annoore wootere ina tiiɗi e kaɓirgal ngal. Ngam dartagol kaɓirɗe, jarribooji ƴiye naange ɗe ngalaa kapsulaaji mbaɗaama e nder glovebox azot e tolno 100 mW/cm2 tawa filtirde UV alaa heen. ToF-SIMS ina fotndee e kuutoragol SIMS PHI nanoTOFII mo sahaa diwgol. Profilaaji luggiɗɗi keɓaama e kuutoragol gunndo ion Ar 4 kV mo njaajeendi mum tolnii e 400×400 μm.
Pooɗondiral fotoelektron (XPS) mbaɗaa ko e dow mbaydi ganndal Thermo-VG (ESCALAB 250) kuutortoondi Al Kα monokromatiseer (ngam mbaadi XPS) e tolno 5,0 × 10–7 Pa. Mikroskopi elektoronik skannde (SEM) waɗiraa ko e dow mbaydi JOLJ-SM36. Morfolooji dowri e ɓuuɓri filmuuji perovskite ɗii pooɗanoo ko e kuutoragol mikroskoop doole atomik (AFM) (Bruker Dimension FastScan). STEM e HAADF-STEM ina mbaɗee to duɗal jaaɓi haaɗtirde FEI. Ɗemɗe ɓuuɓɗe UV–Vis peeñninaama e kuutoragol UV-3600Plus (Sosiyetee Shimadzu). Ko ɓuuɓol limto (SCLC) winndaa e dow Keithley 2400 meeteer. Fotoluminesans (PL) e fotoluminesans gonɗo e sahaa (TRPL) mo ɓuuɓri nguurndam joloowo oo fotnoo ko huutoreede e spektoromeeter fotoluminesans FLS 1000. Nate kartoŋaaji PL peeñninaama e kuutoragol njuɓɓudi Horiba LabRam Raman HR Evolution. Ko ƴeewndo mbayliigu Fourier (FTIR) waɗiraa ko e kuutoragol mbaydi Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650.
E nder ndeeɗoo golle, eɗen kuutoroo feere ƴettugol laawol SSW ngam janngude laawol mbayliigu faɗo gila e faɗo α haa e faɗo δ. E nder feere SSW, dille weeyo semmbe potngo ngoo ina anndaa e mbaydi softeende ranndomaatik (derivatif ɗiɗaɓo), ko ɗuum addanta wiɗto laaɓtungo e paandaale weeyo semmbe potngo ngoo. E nder ndeeɗoo golle, ƴettugol laawol ngol waɗaama e dow 72 atom supercell, ko ɓuri 100 jokkere enɗam (IS/FS) ina mooftee e tolno DFT. Tuugnaade e doggol dokke IS/FS pairwise, laawol jokkondirngol e mbaydi adanndi e mbaydi timmundi ina waawi anndeede e jokkondire hakkunde atom en, caggal ɗuum yahdu laabi ɗiɗi e dow wertallo yuɓɓo waylowaylo ngoo huutoree ngam anndude no moƴƴi feere ngonka mbayliigu. (VK-DESV). Caggal njiylawu ngonka mbayliigu, laawol ɓurngol lesɗude ngol ina waawi anndeede e ranwingol keeri semmbe ɗii.
Hiisaaji DFT ɗii fof mbaɗiraa ko kuutoragol VASP (mbaydi 5.3.5), ɗo jokkondire elektoronik–iyon atom C, N, H, Pb, e I njiylotoo ko e mbaydi mbaylaandi (PAW). Golle korrelaasiyoŋ mbaylaandi ina siforee e ɓadtaade mbaydi kuuɓtodinndi e nder parametrisaasiyoŋ Perdue-Burke-Ernzerhoff. Keerol semmbe ngam ɓuuɓol diwooje waɗaama e 400 eV. Toɓɓere k Monkhorst–Pack ina jogii njaajeendi (2 × 2 × 1). Wonande denndaangal mbaydiiji, nokkuuji lattice e atomik ina moƴƴi no feewi haa ko ɓuri heewde e semmbeeji ɗii ngoni ko e les 0,1 GPa, ko ɓuri heewde e doole ɗee ko les 0,02 eV/Å. E nder moodel dow, dow FAPbI3 ina waɗi laabi 4, laabi les ɗii ina njogii atomuuji tabitɗi siimtuɗi ɓanndu FAPbI3, laabi tati dow ɗii ina mbaawi yahde e dow wellitaare e nder golle optimisation. Laral PbC2O4 ngal ina waɗi 1 ML, ina woni e dow ɗaɗol I-terminal FAPbI3, ɗo Pb jokkondiri e 1 I e 4 O.
Ngam heɓugo bayaanuuji feere dow taskaram jannde, laaru Abstract Rapport Portfolio Natural jokkondirnde e ndee winndannde.
Denndaangal dokke keɓaaɗe walla ƴeewndaaɗe e nder ndeeɗoo wiɗto ina tawee e winndannde bayyinaande ndee, kam e humpitooji ballitooji e doosɗe raw. Dowlaaji gonɗi e ndeeɗoo wiɗto ina tawee e lowre ndee. Doggi iwdi ina ndokkee ngam ndee winndannde.
Green, M. e woɗɓe. Tablooji ƴellitaare cellal naange (57e éd.). porogaraam. fotoelektrik. jawdi. batakewol. 29, 3-15 (2021).
Parker J. e woɗɓe. Haɓde e mawnugol laabi perovskite kuutortooɗi kuloriid alkil amoniyum ɓuuɓɗo. Tagdi 616, 724-730 (2023).
Zhao Y. e woɗɓe. (PbI2)2RbCl mo alaa ko gollotoo ina dartina filmuuji perovskite ngam ƴellitde cellal naange toowngal. Ganndal 377, 531-534 (2022).
Tan, K. e woɗɓe. Piɓaaji naange perovskit mbayliigu kuutortooɗi dopan dimetilakridinil. Tagdi, 620, 545-551 (2023).
Han, K. e woɗɓe. Yodiid (FAPbI3) : ko annduɓe e sifaaji mbaydiiji, optik e kuuraa. hideko wolde. Mat. 28, hitaande 2253 haa 2258 (2016).
Massey, S. e woɗɓe. Deƴƴere faɗo perovskit ɓaleejo e nder FAPbI3 e CsPbI3. Jokkondiral semmbe AKS. 5, hitaande 1974-1985 (2020).
Aan, JJ, e woɗɓe. Piɓaaji naange perovskite moƴƴi rewrude e njuɓɓudi jolngo moƴƴiri. Tagdi 590, 587-593 (2021).
Saliba M. e woɗɓe. Naatgol katyonuuji rubidium e nder ƴiye naange perovskite ina moƴƴina golle fotowoltaaji. Ganndal 354, 206-209 (2016).
Saliba M. e woɗɓe. Piɓaaji naange cesium perovskite kationuuji tati : ɓeydagol darnde, jibinannde e ƴellitaare toownde. nokku semmbe. ganndal ngal. 9, hitaande 1989-1997 (2016).
Cui X. e woɗɓe. Jaambaraagal cakkitiingal e dartinde faɗo FAPbI3 e nder ƴiye naange perovskite toowɗe Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
Delagetta S. e woɗɓe. Seerndude fasaaji fotosintesis gonɗi e perovskiteeji jillondirɗi e halideeji organik-inorganik. Nat. yewtugo. 8, 200 (hitaande 2017).
Slotkavage, DJ e woɗɓe. Seerndude fasaaji baɗaaɗi e annoore e nder ɓuuɓri perovskite halide. Jokkondiral semmbe AKS. 1, hitaande 1199 haa 1205 (2016).
Chen, L. e woɗɓe. Ɗaɓɓaande faɗo ndernderi e bandgap ndernderiijo e kiriis gooto perovskit triyodiid plomb formamidin. Anjiwa. Kemikal. hakkunde leyɗeele. Ed. 61. e hitaande 2022 (2022).
Duinsti, EA ekn Faamde ɓuuɓri metilendiamoniyum e darnde mum e nder dartagol faɗo formamidin triyodiid plumbum. J. Kemikal. Bitch. 18, hitaande 10275 haa 10284 (2023).
Lu, HZ e woɗɓe. Depoosiyoŋ ɓuuɓɗo moƴƴo e dariiɗo e ƴiye naange perovskite ɓaleeje FAPbI3. Ganndal 370, 74 (2020).
Doherty, TAS ekn Perovskiteeji haliid oktahedral tilted dartiiɗi ina kaɗa peeñgol fasaaji nokkuuji jogiiɗi sifaaji keewɗi. Ganndal 374, hitaande 1598-1605 (2021).
Ho, K. e woɗɓe. Mekanismeeji waylude e ustude ƴiye formamidin e perovskiteeji sesiyum e yodiid plumbum e les njiimaandi nguleeki e annoore. Jokkondiral semmbe AKS. 6, hitaande 934 haa 940 (2021).
Zheng J. e woɗɓe. Ƴellitaare aniyoŋaaji pseudohalide ngam α-FAPbI3 perovskit naange. Tagdi 592, 381-385 (2021).