Bối cảnh nghiên cứu và thách thức

PSCNút thắt then chốt của thương mại hóa là sự thiếu hụt tính tái hiện của quá trình thụ động hóa. Nghiên cứu này đề cập đến ba thách thức chính mà lĩnh vực này phải đối mặt:

1. Biến thể trạng thái bề mặt: Trạng thái bề mặt màng perovskite có sự khác biệt đáng kể giữa các lô khác nhau, các nhà điều hành, ngay cả những biến động quy trình nhỏ (nhiệt độ, tỷ lệ đo hóa học, độ ẩm) sẽ dẫn đến sự phân bố khiếm khuyết rất khác nhau, làm cho hiệu ứng thụ động khó tái tạo.

2. Khó kiểm soát nồng độ thụ động tối ưuChiến lược truyền thống cần tìm điểm cân bằng giữa sửa lỗi và truyền tải điện tích (nồng độ tối ưu)C*), nhưng các biến thể trạng thái bề mặt dẫn đến các điều kiện tối ưu đã thiết lập không thể tái tạo qua các thí nghiệm và thậm chí có tác dụng tiêu cực.

3. Giới hạn vốn có của chế độ thụ động thông thường：CPSự thay đổi nồng độ tác nhân thụ động trong chế độ ảnh hưởng đáng kể đến sự căn chỉnh phân phối của nó với mức năng lượng, ảnh hưởng đến khả năng tái tạo. Các chất thụ động dư thừa dễ dàng hình thành bột dư và pha chiều thấp, dẫn đến điện trở giao diện quá cao, giảm hiệu suất thiết bị và có vấn đề ổn định ban đầu.

Nhóm nghiên cứu và giải phápphương pháp

Hạt chia organic (PSCNghiên cứu các chiến lược thụ động khiếm khuyết, bao gồmWang Rui, Đại học Tây Hồ và Giáo sư Xue Jingjing, Đại học Chiết GiangNhóm cùng lãnh đạo đã hoàn thành. Kết quả nghiên cứu được công bố trên các tạp chí quốc tế hàng đầu. Năng lượng tự nhiên (Năng lượng tự nhiên）Lên đi.

Nhóm nghiên cứu đề xuấtKích hoạt bàn phím ảo (Thụ động bão hòa, SP) Chiến lược mớiÁp dụng hai bước đổi mới để giải quyết những thách thức trên:

Bước 1: Điều chỉnh hoạt động

Hạt chia organic (Lễ hội truyền hình quốc tế) Giảm hoạt động phản ứng và khả năng thẩm thấu của các phân tử thụ động, cho phép sử dụng nồng độ cao của các chất thụ động để đảm bảo thụ động đầy đủ cho tất cả các khuyết tật bề mặt, đồng thời tránh phản ứng quá mức và hình thành quá mức pha chiều thấp có hại.

Bước 2: Làm sạch chính xác

Áp dụngLễ hội truyền hình quốc tếthuốc nhét hậu môn suppositoires (IPA) Trộn dung môi để tẩy rửa, loại bỏ chính xác các phân tử thụ động không liên kết dư thừa, đạt được thụ động bão hòa khiếm khuyết và duy trì các lớp chiều thấp ở độ dày thích hợp.

Kết quả nghiên cứu tập trung

Hình 3i

1.FIPACơ chế của dung môi：Lễ hội truyền hình quốc tếmạc đường ruột muqueuses digestives (H-F), tọa độ&phương trình (PbI2Phản ứng quá mức, giảm hiệu quả hoạt tính phản ứng và khả năng thẩm thấu của chất thụ động, tránh hình thành quá mức các chiều thấp có hại.

2. Mở rộng đáng kể cửa sổ hoạt động ：SPChiến lược có khả năng chịu đựng cao đối với độ lệch nồng độ thụ động, so với truyền thốngCPMô hình cung cấp phạm vi tập trung thích hợp rộng hơn, nâng cao tính tái hiện của quy trình.

3. Hiệu suất thiết bị

• Đột phá hiệu quả：n-i-pDải gap thấpPSCDa25.6%、p-i-nDải gap thấpPSCDa26.0%、p-i-nKhoảng cách băng thông rộngPSCDa23.0%、1 cm2Khu vực rộng lớnPSCDa24.5%

• Cải thiện ổn định：1000Sau khi tăng tốc độ lão hóa, nó vẫn vượt quá giới hạn.80%ban đầuPCESự ổn định ban đầu tốt hơn đáng kể.CPThiết bị

• Giảm hiện tượng trì hoãn: thụ động khiếm khuyết ức chế hiệu quả sự di chuyển ion

4. Xác minh phổ quát rộng rãi SPChiến lược áp dụng cho:

• Hệ Trung cấp (n-i-p、p-i-n）

• Nhiều thành phần perovskite (khác nhau)BrHàm lượng (

• Kỹ thuật chuẩn bị đa dạng (phương pháp hai bước, phương pháp lắng đọng chống dung môi)

• Môi trường chuẩn bị khác nhau (nitơ, không khí)

• Nhiều khu vực thiết bị (hiệu ứng đáng chú ý hơn đối với các thiết bị diện tích lớn)

• Có thể đạt được thông qua phương pháp ngâm, có tiềm năng công nghiệp hóa

Các bước và quy trình thử nghiệm

Hình 4j

1. Perovskite phim chuẩn bị Xác minh bằng hai phương pháp lắng đọng chínhSPTính phổ biến của chiến lược:

• Hai bước: Lớp phủ xoắnPbI2Giải pháp vàFAI / MAClủ sau khi giải pháp, thích hợp chon-i-pvàp-i-nCấu trúc perovskite dải thấp và dải rộng

• Phương pháp lắng đọng Antisolvent: Nhỏ giọt cộng với phản dung môi (anisole hoặc ethyl acetate) trong quá trình giải pháp trước khi quay

Thiết bị vớt váng dầu mỡ cho xử lý nước thải -PetroXtractor - Well Oil Skimmer (25-30%Độ ẩm, mô phỏng điều kiện sản xuất thực tế).

2. Lắp ráp thiết bị

• Cấu trúc cơ bản：ITOhoặcTự do thực hiệnĐiện tử lắng đọng trên chất nền thủy tinh/điện thoại bàn phím (SnO2、2PACz、NiOx / Me-4PACZchờ đợi)

• SPĐiều trị thụ độngmạc đường ruột muqueuses digestives (PEAId) Hòa tan trongLễ hội truyền hình quốc tếlớp phủ trung bình đến bề mặt perovskite, sau đó sử dụngFIPA/IpanTrộn dung môi tẩy loại bỏ các phân tử dư thừa.p-i-nThiết bị kết cấu cần ủ nhiệt độ thấp ngắn

• Phương pháp thay thế: Kiểm tra tính khả thi của phương pháp ngâm để thay thế phương pháp sơn xoắn

• Hoàn thành điện cực-Hiển thị manipulator (Sản phẩm Spiro-OMeTAD), tọa độ&phương trình (LiF / C60 / BCP), điện cực kim loại hấp cuối cùng

3. Kiểm tra hiệu suất Đo trong điều kiện tiêu chuẩnJ-Vcác đường cong đặc trưng, thu đượcPCE、VOC、Công ty JSC、FFCác tham số then chốt. Tất cả các phép đo không được xử lý trước và đặc biệt nhắm mục tiêu1 cm2Thiết bị diện tích lớn tiến hành đánh giá tiềm năng công nghiệp hóa.

Phương pháp mô tả và kết quả

Phân chia bậc chuẩn fermiergic(Phân chia cấp Quasi-Fermi, QFLS)

Đánh giá hiệu quả thụ động của khuyết tật màng perovskite với khả năng ức chế tổn thất tổng hợp không bức xạ,QFLSNâng thiết bị liên kết trực tiếpVOCvàFFCải thiện.

Kinh100 mM PEAI / FIPAPerovskite phim được xử lýphim QFLSMức độ cải thiện17,5 mVRõ ràng là tốt hơn.PEAI / IPAXử lý12,8 mVCác bước tẩy rửa sẽPEAIBột hòa tan hoặc2Dlàm giảm sự cải thiện, nhưngIPASau khi rửaphim QFLSCải thiện hơn một chútLễ hội truyền hình quốc tếrửa sạch。SPPhim sau khi điều trịphim QFLSCải tiến liên tục,PLKhông quan sát thấy rõ trong quang phổ2DPha bắn đỉnh, xác nhận hiệu quả thụ động ổn định.

Sơ đồS 12 trưng bày100 mM PEAI / FIPAvàPEAI / IPAXử lý màng mỏng chưa rửa,Lễ hội truyền hình quốc tếThanh tẩy,IPALàm sạch trong 3 điều kiệnphim QFLSCải thiện sự tương phảnPEAI / FIPACác mẫu chưa rửa cho thấy giá trị cải thiện cao nhất(17,5 mV)Trực quan thể hiện ảnh hưởng của các bước xử lý dung môi và tẩy rửa khác nhau đối với hiệu quả thụ động khiếm khuyết.

Thông báo mới nhất về công nghệMáy lập bản đồ QFLSPhân tích tài liệu tiềm năng hạn mức cao nhất!

Sử dụng QFLS-MaperCho phép bạn có mộtCạnh tranh1/5Lợi thế chi phíCó thể đạt được năng lực đo lường phân bố không gian vàQFLSCông nghệ hình ảnhThể hiện rõ ràng tình trạng phân bố không gian cấp chuẩn, khiến chất lượng vật liệu tốt xấu vừa xem hiểu ngay!

Theo dõi động thái của chúng tôi, nhận được thông tin đầu tiên!

Mật độ hiện tại-điện áp(J-V)Đường cong

Mô tả các thông số hiệu suất lõi của pin mặt trời, phản ánh việc truyền tải điện tích của thiết bị và hiệu suất quang điện tổng thể.

SPChiến lược nâng cao đáng kể các loạiPSCcủaPCEDiễn xuất.Cs0.05FA0.95PbI3 p-i-nThiết bị kết cấuPEAI-SPSau khi xử lý,PCEGiới thiệu25.5%（VOC = 1,17 V，FF = 83.00%，JSC = 26,30 mA cm^-2）。 Kích hoạt bàn phím ảo (20% FAPbBr₃hoặc40% MAPbBr₃Trộn lẫn), các phương pháp chuẩn bị khác nhau và các môi trường khác nhau đều thể hiện tính phổ biến tuyệt vời.SPThụ động có hiệu quả làm giảm hiện tượng trì trệ, do thụ động khiếm khuyết ức chế sự di chuyển ion.

Sơ đồ4a Hiển thị các thiết bị tham khảo vàPEAI-SPXử lýCs0.05FA0.95PbI3 p-i-nThiết bị kết cấuJ-VSo sánh đường cong vàPCEHistogram Thống kêSPCác đường cong thiết bị xử lý "vuông" hơn, hiển thịYếu tố làm đầy cao hơn và hiệu quả chuyển đổi năng lượng，PCEPhân phối tập trung hơn và trung bình cao hơn, làm nổi bậtSPHiệu quả đáng kể của chiến lược trong việc nâng cao hiệu suất và khả năng lặp lại của thiết bị.

Hiệu suất lượng tử bên ngoài(Hiệu quả lượng tử bên ngoài, EQE)

Hiệu quả của việc chuyển đổi các photon tới thành dòng điện đầu ra dưới các bước sóng ánh sáng khác nhau phản ánh trực tiếp khả năng đáp ứng phổ của thiết bị và hiệu quả sử dụng ánh sáng mặt trời. Thông qua đo lườngEnliTech QE-RHệ thống đo lường hiệu quả lượng tử。

EQEHỗ trợ dữ liệu quang phổJ-VĐo đường congCông ty JSCgiá trị, kiểm tra thêm hiệu suất của thiết bị trong các khu vực quang phổ, xác nhậnSPChiến lược xử lý khả năng chuyển đổi quang điện của thiết bị sau.

Sơ đồS22a trưng bàyCs0.05FA0.95PbI3 p-i-nThiết bị kết cấuEQEQuang phổ. Thiết bị trong vùng nhìn thấy và gần hồng ngoại (xấp xỉ300-850 nm) Hiển thịHiệu suất lượng tử cao, đỉnh gần90%Xác nhận rằng thiết bị có khả năng hấp thụ ánh sáng và thu phí hiệu quả cao trong phạm vi bước sóng này.

Theo dõi điểm công suất tối đa(MPP theo dõi)

Theo dõi sự thay đổi sản lượng hiện tại của thiết bị theo thời gian dưới ánh sáng liên tục và điện áp bù đắp, đánh giá sự ổn định hoạt động lâu dài, đặc biệt là hiệu suất hoạt động trong điều kiện lão hóa tăng tốc.

mạc đường ruột muqueuses digestives (65 ° C、N₂Trong hộp găng tay0.8ánh sáng mặt trời),SPChiến lược thể hiện sự ổn định.SPThiết bị trong1000Sau khi kiểm tra hàng giờ vẫn giữ nguyên.80%ban đầuPCETrong khi truyền thống thụ động.(CP)Thiết bị ban đầu260Trong vòng giờPCESự sụt giảm mạnh, thậm chí thấp hơn so với nhóm kiểm soát, được cho là do sự xâm nhập quá mức của các tác nhân thụ động.SPSự ổn định ban đầu của thiết bị tốt hơn đáng kểCPLinh kiện, bắt nguồn từ việc giảm sự xâm nhập của chất thụ động.

Sơ đồS34 So sánh nhóm đối chiếu chưa đóng gói,CPvàSPChuẩn hóa thiết bị trong thử nghiệm lão hóa tăng tốcPCEThay đổi theo thời gian.SPThiết bịPCETốc độ suy giảm chậm nhất cho thấy sự ổn định lâu dài tối ưuvàCPCác linh kiện thiết bị giảm tính năng rõ rệt trong giai đoạn đầu kiểm tra.

Đặc điểm khác

1. Phân biệt gócXPhổ năng lượng quang điện tử(AR-XPS) : Phân tích sự phân bố sâu và khả năng thâm nhập của các phân tử thụ động trong màng perovskite.Xác nhậnFIPA-SPChế độ loại bỏ sâu hiệu quảPEAIBề mặt lưu lại ít nhất, tăng cường tính thụ động có thể lặp lại.(Sơ đồ1d)

2. Xnhiễu tia(XRD) : Phân tích sự thay đổi cấu trúc tinh thể của màng perovskite sau khi xử lý bằng chất thụ động và2DTương hình thành.Xác nhậnLễ hội truyền hình quốc tếỨc chế đáng kểPEAIĐỉnh bột và2DTương hình thành, ức chế hiệu quả tương biến phát sinh.(Sơ đồ1e)

3. Quang phổ phát quang(PL) : Đánh giá ức chế tổn thất tổng hợp không bức xạ,PLCường độ phản ánh hiệu ứng thụ động khiếm khuyết.hiển thịLễ hội truyền hình quốc tếVới khả năng loại bỏ phân tử thụ động,IPAKhi tỷ lệ khối lượng tăngPLCường độ dần dần tăng lên.(Sơ đồ3g)

4. Kính hiển vi điện tử quét(SEM) : Quan sát trực tiếp sự thay đổi hình thái bề mặt của màng perovskite, đặc biệt làPbI₂Tình hình chuyển hóa khu vực phong phú.Xác nhậnLễ hội truyền hình quốc tếỨc chếPEAIPhản ứng, sau khi xử lýPbI₂Khu vực làm giàu(Vùng sáng)vẫn tồn tại một phần.(Sơ đồ1 g)

5. Quang phổ MRI(NMR)và Fourier biến đổi phổ hồng ngoại(FTIR) : Nghiên cứu dung môi,PbI₂Và cơ chế tương tác giữa các phân tử phối tử thụ động.Xác nhậnLễ hội truyền hình quốc tếCác nguyên tử flo trung bình tạo thành các liên kết hydro mạnh với chất thụ động amoni, cản trở cạnh tranh sự hình thành pha chiều thấp.(Sơ đồ2f)

6. Phân tích thống kê thông số PV : Đánh giáSPTính chung chung, khả năng lặp lại và khả năng áp dụng của chiến lược.Xác nhậnSPChiến lược xuất sắc trong các thiết bị khác nhau,1 cm2Khu vực rộng lớnPSCcủaPCETừ21.6%Nâng lên24.5%。(Sơ đồS24a)

kết luận

Nhóm nghiên cứu đã phát triển thành côngphẳng trung trực (SP) Chiến lượcGiải quyết hiệu quả.PSCCác phương pháp thụ động truyền thống do biến thể trạng thái bề mặt gây ra các vấn đề không nhất quán về hiệu quả, nâng cao đáng kể hiệu quả, ổn định và tái tạo của thiết bị.

Đột phá sáng tạo cốt lõi:

1.FIPAVai trò chính của dung môiNguyên tố Astatine (Lễ hội truyền hình quốc tế), tọa độ&phương trình (IPA) Đảm bảo rằng khiếm khuyết thụ động và không can thiệp vào việc truyền tải phí.Lễ hội truyền hình quốc tếMở rộng cửa sổ hoạt động để các chiến lược có khả năng chịu đựng cao đối với sự thay đổi nồng độ chất thụ động, phương pháp lắng đọng và chất thụ động tương thích, thể hiện tính linh hoạt tuyệt vời.

2. Hiệu suất thiết bị: Thực hiện nhiều đột phá hiệu quả:n-i-pDải gap thấpPSCDa25.6%、p-i-nDải gap thấpPSCDa26.0%、p-i-nKhoảng cách băng thông rộngPSCDa23.0%、1 cm2Khu vực rộng lớnPSCDa24.5%。SPmạc đường ruột muqueuses digestives (20-100 mM PEAIDuy trì hiệu quả ổn định ở nồng độ25%), có hiệu quả ức chế hiệu ứng trì hoãn, cải thiện đáng kể hiệu suất thiết bị diện tích lớn.

3. Hiệu suất ổn định tuyệt vờithời hạn: permanant-never Lift ban (VĨNH VIỄN) (65 ° C、0.8Mặt trời chiếu sáng,N₂môi trường),SPThiết bị1000Sau một giờ vẫn vượt quá.80%ban đầuPCEphẳng trung trực (CPThiết bị trước260suy giảm đáng kể trong vòng một giờ, thậm chí kém hơn so với nhóm kiểm soát chưa được xử lý, doSPCác chiến lược có hiệu quả trong việc giảm sự xâm nhập quá mức của các tác nhân thụ động.

4. Sản phẩm QFLSCải thiện đáng kể：SPXử lý phim hiển thị liên tụcQFLScải thiện,100 mM PEAI / FIPAPhim được xử lýphim QFLSMức độ cải thiện17,5 mVRõ ràng là tốt hơn.PEAI / IPAcủa12,8 mVThể hiện hiệu quả tái hiện trong việc giảm tổn thất điện áp mở đường.

Tài liệu tham khảo từ Nature Energy_DOI: 10.1038/s41560-025-01791-z

Bài viết này đã được viết lại cho Enlitech để chia sẻ khoa học và học thuật nếu có bất kỳ vi phạm nào xin vui lòng gửi thư cho chúng tôi