HuisNieuwsSpraycoating verbetert de prestaties van perovskiet

Spraycoating verbetert de prestaties van perovskiet

Een nieuwe beperkte kristallisatiebenadering verkleint de efficiëntiekloof tussen perovskietapparaten met spraycoating en laboratoriumschaal, en biedt een schaalbare route naar hoogwaardige films op grote, gebogen en complexe oppervlakken.


Onderzoekers van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) hebben een nieuwe ‘beperkte kristallisatie’-strategie ontwikkeld die de prestaties van met spray gecoate perovskietapparaten aanzienlijk verbetert, waardoor ze dicht bij de efficiëntie komen die traditioneel alleen wordt bereikt met spin-coatingmethoden.Het werk laat zien dat de aanpak een schonere kristalgroei, lagere defectdichtheden en schaalbare fabricage op complexe oppervlakken oplevert.

Spuitcoating is een schaalbare, contactloze methode die zeer geschikt is voor grote en driedimensionale substraten, van in gebouwen geïntegreerde fotovoltaïsche zonne-energie tot gebogen opto-elektronica, maar is historisch gezien achtergebleven qua efficiëntie als gevolg van ongecontroleerde kristallisatie en hoge defectdichtheden in afgezette films.Conventionele oplosmiddelen verdampen langzaam en ongelijkmatig in druppeltjes, waardoor onzuiverheden en wanordelijke korrelstructuren ontstaan ​​die de prestaties van het apparaat verslechteren.

De beperkte kristallisatiebenadering van het team herstructureert de kristallisatieroute op druppelniveau door een gelokaliseerd precursorsysteem met hoge concentratie (LHC) te ontwikkelen.Door zwakke ligand-oplosmiddelen toe te voegen, beperkt de methode de diffusie van belangrijke ionische componenten en verbetert hun interactie met lood-jodidecomplexen.Dit onderdrukt ongewenste tussenfasen en parasitaire reacties, waardoor homogene pre-nucleatie en directe vorming van sterk georiënteerde α-fase perovskietkristallen mogelijk wordt naarmate de film zich vormt.

Een van de belangrijkste technische voordelen van deze strategie is een aanzienlijke vermindering van de dichtheid van defecten in de valtoestand tot ongeveer 10^14 cm⁻³, waardoor films worden geproduceerd met veel minder elektronische verliezen.Gecombineerd met machine learning-optimalisaties rapporteerde het team een ​​energieconversie-efficiëntie van 25,5% (25,2% gecertificeerd) voor perovskiet-zonnecellen met spraycoating, evenals minimodules met een efficiëntie van meer dan 22,5%.Deze cijfers benaderen die van de modernste spin-coated cellen.

Naast een hoge efficiëntie tolereert het proces een hogere luchtvochtigheid (ongeveer 80%) tijdens de fabricage en maakt het depositie mogelijk op niet-ontwikkelbare, gebogen substraten met prestaties van meer dan 23%, wat het potentieel voor complexe oppervlaktetoepassingen in de echte wereld benadrukt.Continue diktecontrole van nanometers tot micrometers en compatibiliteit met patroongeometrieën en driedimensionale geometrieën onderstrepen verder de veelzijdigheid van de methode.

Samenvattend verkleint deze beperkte kristallisatiestrategie de prestatiekloof tussen schaalbare spuitcoating en precisielaboratoriumtechnieken, terwijl het productiebereik voor de volgende generatie perovskiet-fotovoltaïsche en opto-elektronische apparaten wordt uitgebreid.