O triiodeto de césio-chumbo inorgânico quimicamente e termicamente estável (CsPbI₃ ) a perovskita tem mostrado grande potencial para aplicações fotovoltaicas. DMAPbI₃ (dimetilamônio [DMA]) ou "HPbI₃ "A cristalização assistida é eficaz para a preparação de CsPbI de fase β ou γ de alta qualidade₃ filmes, mas infelizmente causa DMAPbI₃ resíduo e a degradação do desempenho e estabilidade fotovoltaica.



Em um estudo recente publicado em Joule , o grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Hu Jinsong do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências (ICCAS) desenvolveu uma estratégia universal de extração de DMA facilitada por ligações de hidrogênio para a fabricação de CsPbI inorgânico eficiente e estável₃ células solares.

Os pesquisadores introduziram ácido poliacrílico (PAA) no inorgânico CsPbI₃ precursores consistindo em CsI, PbI₂ e DMAI. Durante a formação de CsPbI₃ o PAA poderia formar ligações de hidrogênio com o DMA, o que acelera a decomposição do DMAPbI₃ e extração de DMA. A amostra adicionada de PAA exibiu transformação de fase relativamente mais rápida e alcançou CsPbI₃ de alta qualidade filme sem resíduo de DMA. Investigações experimentais e teóricas sistemáticas revelaram que a ligação de hidrogênio facilitou a extração de DMA, diminuindo a barreira de energia que escapava.

A estratégia também é aplicável a outros aditivos que podem formar ligações de hidrogênio com DMA, como poliacrilonitrila (PAN) ou poli(4-vinilpiridina) (PVP).

Combinando com camadas de transporte de furos estáveis ​​​​de poli (3-hexiltiofeno) (P3HT), o CsPbI₃ células solares de perovskita (PSCs) com tratamento PAA alcançaram uma eficiência de conversão de energia (PCE) de 20,25%, a maior eficiência relatada em CsPbI₃ PSCs com uma camada de transporte de furos P3HT livre de dopantes (HTL). Os dispositivos demonstraram umidade superior e estabilidade operacional em termos de manutenção de 94% de seu PCE inicial após envelhecimento em condições de baixa umidade relativa (UR) (<15%) por 10.224 horas e mais de 93% de PCE após iluminação contínua por 570 horas.

Esta estratégia permitiu a cristalização ambientalmente benigna de CsPbI₃ , estendeu significativamente a umidade de fabricação (até 80% UR) e a janela de temperatura, abrindo oportunidades para a construção de módulos PSC totalmente inorgânicos.

Mais informações: Ming-Hua Li et al, Extração de dimetilamônio facilitada por ligação de hidrogênio para células solares CsPbI3 estáveis ​​e eficientes com processamento ambientalmente benigno, Joule (2023). DOI:10.1016/j.joule.2023.09.009
Informações do diário: Joule

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências