Perovskitas de iodetos metálicos (ABX₃ ) surgiram como candidatos promissores para várias aplicações optoeletrônicas devido às suas excelentes propriedades optoeletrônicas e baixo custo de fabricação. Atualmente, a camada de absorção de luz das células solares de perovskita de junção única (PSCs) de maior eficiência é quase toda baseada em FAPbI₃ perovskita, alcançando eficiência de conversão de energia (PCE) que é comparável às células comerciais de silício cristalino.
No entanto, o FAPbI de fase preta fotoativa₃ rapidamente se transforma em uma fase amarela foto-inativa sob condições úmidas. A engenharia de composição, como a liga A/X-site, foi desenvolvida para estabilizar o FAPbI de fase preta₃ .

Notavelmente, liga de FA ⁺ com Cs ⁺ para formar perovskita FA-Cs de iodeto puro (FA_1-x Cs_x PbI₃ ) é uma abordagem ideal para obter PSCs com alta eficiência e estabilidade. No entanto, devido à cinética de cristalização complexa entre FAPbI₃ e CsPbI₃ , FA_1-x Cs_x PbI₃ a perovskita preparada por cristalização típica de uma etapa (1S) exibe baixa homogeneidade de composição e alta densidade de armadilha, o que limita o desempenho do dispositivo e a estabilidade a longo prazo.

Para enfrentar esse desafio, o professor Yixin Zhao da Shanghai Jiao Tong University e colaboradores desenvolveram recentemente uma estratégia de incorporação sequencial de césio (SCI) para desacoplar a cristalização da perovskita triiodeto FA-Cs com PSCs altamente eficientes e estáveis ​​alcançados.

Neste trabalho, o formato de césio (HCOOCs) como fonte de césio é introduzido sequencialmente em filme precursor de FA de alta qualidade. Ao cooperar com o professor Feng Gao da Universidade de Linköping, um novo mecanismo de estabilização para doping Cs para estabilizar FAPbI₃ também é revelado. Este artigo de pesquisa foi publicado na National Science Review .

Em seu trabalho, FA de alta qualidade_1-x Cs_x PbI₃ (x =0,05-0,16) as perovskitas são obtidas pelo método SCI. A proporção de FA para Cs nestes SCI-FA_1-x Cs_x PbI₃ as perovskitas podem ser facilmente ajustadas ajustando o conteúdo da fonte de césio.

Comparado com o 1S-FA convencional preparado em uma etapa_1-x Cs_x PbI₃ perovskitas, SCI-FA_1-x Cs_x PbI₃ perovskitas demonstraram uma distribuição Cs muito mais uniforme. "A distribuição de composição uniforme de Cs é a chave para melhorar o desempenho do dispositivo", diz Zhao, enquanto os PSCs baseados em SCI-FA_0,91 Cs_0,09 PbI₃ os filmes alcançaram um PCE de 24,7% (certificado 23,8%), que é o valor mais alto entre os PSCs de triiodeto de FA-Cs relatados até agora.

Além disso, a colaboração com o grupo de Gao revelou ainda um novo mecanismo de estabilização para esta dopagem de Cs. A incorporação de Cs na FAPbI₃ reduz significativamente a força de acoplamento elétron-fônon e a flutuação da rede, suprimindo assim a migração iônica e a formação de aglomerados ricos em iodeto. Como resultado, a estabilidade dos dispositivos baseados em FA-Cs foi muito melhorada.

No geral, este trabalho abre novas possibilidades para desenvolver estrategicamente perovskitas de cátions mistos de alta qualidade com bom controle sobre a cinética de cristalização, apresentando um marco para a construção racional de aplicações optoeletrônicas baseadas em perovskita altamente eficientes e estáveis, incluindo, mas não se limitando à energia solar células, diodos emissores de luz e lasers. + Explorar mais

Efeito do solvente na formação do filme e no desempenho do dispositivo para células solares de perovskita 2D Dion-Jacobson