Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí Nature.com. Ẹ̀yà ẹ̀rọ aṣàwárí tí ẹ ń lò kò ní àtìlẹ́yìn CSS tó pọ̀ tó. Fún àwọn àbájáde tó dára jùlọ, a gbà yín nímọ̀ràn láti lo ẹ̀yà tuntun ti ẹ̀rọ aṣàwárí yín (tàbí kí ẹ pa ipò ìbáramu nínú Internet Explorer). Ní ​​báyìí ná, láti rí i dájú pé àtìlẹ́yìn ń lọ lọ́wọ́, a ń fi ojú òpó náà hàn láìsí àwòrán tàbí JavaScript.
A ti lo àìpé passivation láti mú iṣẹ́ àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn lead triiodide perovskite sun dara síi, ṣùgbọ́n ipa onírúurú àbùkù lórí ìdúróṣinṣin α-phase kò tíì yé kedere; Níbí, nípa lílo ìmọ̀ iṣẹ́ density, a ṣàwárí ọ̀nà ìbàjẹ́ ti formamidine lead triiodide perovskite láti α-phase sí δ-phase fún ìgbà àkọ́kọ́, a sì ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa ipa onírúurú àbùkù lórí ìdènà agbára ìyípadà phase. Àwọn àbájáde àfarawé sọtẹ́lẹ̀ pé àwọn àlàfo iodine ṣeé ṣe kí ó fa ìbàjẹ́ nítorí wọ́n dín ìdènà agbára kù fún ìyípadà α-δ pàásì àti pé wọ́n ní agbára ìṣẹ̀dá tó kéré jùlọ ní ojú perovskite. Ìfìhàn fíìmù onípele ti oxalate lead tí kò lè yọ́ sínú ojú perovskite dí ìbàjẹ́ α-phase lọ́wọ́ gidigidi, ó ń dènà ìṣíkiri àti ìyípadà iodine. Ní àfikún, ọgbọ́n yìí dín ìdàpọ̀ tí kò ní radiative interfacial kù ní pàtàkì, ó sì mú kí iṣẹ́ sẹ́ẹ̀lì oòrùn pọ̀ sí 25.39% (tí a fọwọ́ sí 24.92%). Ẹ̀rọ tí a kò fi sínú àpótí náà ṣì lè máa ṣiṣẹ́ dáadáa ní 92% lẹ́yìn tí ó bá ti ṣiṣẹ́ pẹ̀lú agbára tó pọ̀ jùlọ fún wákàtí 550 lábẹ́ ìtànṣán afẹ́fẹ́ 1.5 G tí a fi ṣe àfarawé.
Ìyípadà agbára (PCE) ti àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn perovskite (PSCs) ti dé àkọsílẹ̀ gíga tí a fọwọ́ sí tí ó jẹ́ 26%1. Láti ọdún 2015, àwọn PSC òde òní ti fẹ́ràn formamidine triiodide perovskite (FAPbI3) gẹ́gẹ́ bí fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ tí ń gba ìmọ́lẹ̀ nítorí ìdúróṣinṣin ooru rẹ̀ tí ó dára àti ìyàtọ̀ tí ó súnmọ́ ààlà Shockley-Keisser ti 2,3,4. Láìsí àní-àní, àwọn fíìmù FAPbI3 ní thermodynamics máa ń gba ìyípadà ìpele láti ìpele α dúdú sí ìpele δ aláwọ̀ ofeefee tí kì í ṣe perovskite ní iwọ̀n otútù yàrá5,6. Láti dènà ìṣẹ̀dá ìpele delta, a ti ṣe àgbékalẹ̀ onírúurú àkópọ̀ perovskite onípele. Ọ̀nà tí ó wọ́pọ̀ jùlọ láti borí ìṣòro yìí ni láti da FAPbI3 pọ̀ mọ́ àdàpọ̀ methyl ammonium (MA+), cesium (Cs+) àti bromide (Br-) ions7,8,9. Sibẹsibẹ, awọn perovskites hybrid jiya lati fifẹ bandgap ati iyapa ipele ti a fa fọto, eyiti o ba iṣẹ ṣiṣe ati iduroṣinṣin iṣẹ ti awọn PSCs10,11,12 ti o waye jẹ.
Àwọn ìwádìí tuntun ti fihàn pé kírísítà FAPbI3 aláìlágbára kan ṣoṣo láìsí oògùn olóró ní ìdúróṣinṣin tó dára nítorí pé ó ní kírísítà tó dára àti àwọn àbùkù tó kéré síi13,14. Nítorí náà, dídín àwọn àbùkù kù nípa mímú kí kírísítà FAPbI3 pọ̀ sí i jẹ́ ọ̀nà pàtàkì láti ṣàṣeyọrí PSCs2,15 tó gbéṣẹ́ àti tó dúró ṣinṣin. Síbẹ̀síbẹ̀, nígbà tí a bá ń ṣiṣẹ́ FAPbI3 PSC, ìbàjẹ́ sí ìpele δ aláwọ̀ ewé tí kò ní perovskite lè ṣẹlẹ̀ síi lè wáyé16. Ìlànà náà sábà máa ń bẹ̀rẹ̀ ní àwọn ilẹ̀ àti ààlà ọkà tí ó rọrùn sí omi, ooru àti ìmọ́lẹ̀ nítorí ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn agbègbè tí ó ní àbùkù. Nítorí náà, pípa ojú ilẹ̀/ọ̀kà ṣe pàtàkì láti mú kí ìpele dúdú ti FAPbI318 dúró ṣinṣin. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ọgbọ́n pípa àbùkù, títí kan fífi àwọn perovskite oníwọ̀n kékeré, àwọn molecule Lewis tí ó ní ìpìlẹ̀ acid, àti iyọ̀ halide ammonium, ti ní ìlọsíwájú ńlá nínú formamidine PSCs19,20,21,22. Títí di òní, gbogbo àwọn ìwádìí ló ti dojúkọ ipa onírúurú àbùkù nínú pípinnu àwọn ohun ìní optoelectronic bíi àtúnṣe ohun tí ń gbé nǹkan, gígùn ìtànkálẹ̀ àti ìṣètò ìpele nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn22,23,24. Fún àpẹẹrẹ, a lo ìlànà iṣẹ́ density functional theory (DFT) láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ nípa agbára ìṣẹ̀dá àti ìpele agbára tí ó lè mú àwọn àbùkù onírúurú wá, èyí tí a lò ní gbogbogbòò láti darí àgbékalẹ̀ passivation practical20,25,26. Bí iye àbùkù bá ṣe ń dínkù, ìdúróṣinṣin ẹ̀rọ náà sábà máa ń sunwọ̀n sí i. Síbẹ̀síbẹ̀, nínú formamidine PSCs, àwọn ọ̀nà tí ó ń mú àwọn àbùkù onírúurú wá lórí ìdúróṣinṣin ìpele àti àwọn ohun ìní photoelectric yẹ kí ó yàtọ̀ pátápátá. Gẹ́gẹ́ bí a ti mọ̀, òye ìpìlẹ̀ nípa bí àbùkù ṣe ń fa ìyípadà ìpele cubic sí hexagonal (α-δ) àti ipa ti surface passivation lórí ìdúróṣinṣin ìpele ti α-FAPbI3 perovskite kò tíì yé wa dáadáa.
Níbí, a fi ipa ìbàjẹ́ ti FAPbI3 perovskite lati α-phase dudu si δ-phase ofeefee hàn àti ipa ti awọn abawọn oriṣiriṣi lori idena agbara ti iyipada α-si-δ-phase nipasẹ DFT. Awọn aaye I, eyiti o rọrun lati ṣẹda lakoko iṣelọpọ fiimu ati iṣẹ ẹrọ, ni a ṣe asọtẹlẹ pe o ṣeeṣe julọ lati bẹrẹ iyipada ipele α-δ. Nitorinaa, a ṣe agbekalẹ fẹlẹfẹlẹ ti o nipọn ti lead oxalate (PbC2O4) ti ko ni omi ati ti o duro ṣinṣin ni kemikali lori FAPbI3 nipasẹ iṣe in situ. Oju oxalate lead (LOS) ṣe idiwọ dida awọn aye I ati idilọwọ gbigbe awọn ions I nigbati ooru, ina, ati awọn aaye ina ba ru soke. LOS ti o yọrisi dinku isọdọkan ti kii ṣe rediosi interfacial pupọ ati mu ṣiṣe FAPbI3 PSC dara si 25.39% (ti a fọwọsi si 24.92%). Ẹ̀rọ LOS tí a kò fi sínú àpótí náà pa 92% nínú iṣẹ́ rẹ̀ tẹ́lẹ̀ lẹ́yìn tí ó ṣiṣẹ́ ní ibi agbára tó pọ̀ jùlọ (MPP) fún wákàtí tó lé ní 550 ní ibi tí afẹ́fẹ́ tí a fi ṣe àfarawé (AM) ti 1.5 G ìtànṣán ń tàn.
A kọ́kọ́ ṣe àwọn ìṣirò ab initio láti rí ipa ìbàjẹ́ ti FAPbI3 perovskite sí ìyípadà láti ìpele α sí ìpele δ. Nípasẹ̀ ìlànà ìyípadà ìpele kíkún, a rí i pé ìyípadà láti ìpínpín igun mẹ́ta [PbI6] nínú ìpele α onígun mẹ́rin ti FAPbI3 sí ìpínpín eti onígun kan [PbI6] nínú ìpele δ onígun mẹ́rin ti FAPbI3 ni a ṣe àṣeyọrí. 9. Pb-I ṣe ìdè kan ní ìpele àkọ́kọ́ (Int-1), ìdè agbára rẹ̀ sì dé 0.62 eV/sẹẹli, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 1a. Nígbà tí a bá yí octahedron padà sí ìtọ́sọ́nà [0\(\bar{1}\)1], ẹ̀wọ̀n kúkúrú onígun mẹ́rin náà yóò fẹ̀ síi láti 1×1 sí 1×3, 1×4, níkẹyìn ó sì wọ ìpele δ. Ìpíndọ́gba ìtọ́sọ́nà gbogbo ipa ọ̀nà ni (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ. Láti inú àwòrán ìpínkiri agbára, a lè rí i pé lẹ́yìn ìyípadà ìpele δ ti FAPbI3 ní àwọn ìpele wọ̀nyí, ìdènà agbára náà kéré sí ti ìyípadà ìpele α, èyí tí ó túmọ̀ sí wípé ìyípadà ìpele náà yóò yára sí i. Dájúdájú, ìgbésẹ̀ àkọ́kọ́ ti ṣíṣàkóso ìyípadà ìpele ṣe pàtàkì bí a bá fẹ́ dín ìbàjẹ́ ìpele α kù.
ilana iyipada ipele lati osi si otun – ipele dudu FAPbI3 (α-phase), pipin asopọ Pb-I akọkọ (Int-1) ati pipin asopọ Pb-I siwaju (Int-2, Int-3 ati Int-4) ati ipele ofeefee FAPbI3 (phase delta). b Awọn idena agbara si iyipada ipele α si δ ti FAPbI3 da lori awọn abawọn aaye inu oriṣiriṣi. Ila aami naa fihan idena agbara ti kristali ti o dara julọ (0.62 eV). c Agbara ti dida awọn abawọn aaye akọkọ lori dada ti lead perovskite. Axis abscissa ni idena agbara ti iyipada ipele α-δ, ati axis ordinate ni agbara ti dida abawọn. Awọn apakan ti a fi awọ pupa, ofeefee ati alawọ ewe ṣe jẹ iru I (FE kekere EB-giga), iru II (FE giga) ati iru III (FE kekere EB-kekere), lẹsẹsẹ. d Agbara ti dida awọn abawọn VI ati LOS ti FAPbI3 ninu iṣakoso. ìdènà e I sí ìṣíkiri ion nínú ìṣàkóso àti LOS ti FAPbI3. f – àfihàn onípele ti ìṣíkiri ti àwọn ion I (àwọn spheres osan) àti gLOS FAPbI3 (ewé, lead; violet (ọsàn), iodine (iodine alagbeka)) nínú ìṣàkóso gf (òsì: ìwò òkè; ọ̀tún: apá àgbélébùú, brown); erogba; bulu fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ – nitrogen; pupa – oxygen; pupa fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ – hydrogen). A pèsè dátà orísun ní ìrísí àwọn fáìlì dátà orísun.
Lẹ́yìn náà, a ṣe àyẹ̀wò lórí ipa onírúurú àbùkù ojú-ìwé (pẹ̀lú PbFA, IFA, PbI, àti IPb antisite occupation; àwọn átọ̀mù interstitial Pbi àti Ii; àti àwọn VI, VFA, àti VPb spaces), èyí tí a kà sí àwọn kókó pàtàkì. tí ó ń fa ìbàjẹ́ ipele atomiki àti agbára ni a fihàn nínú Àwòrán 1b àti Àtẹ Àfikún 1. Lóòótọ́, kìí ṣe gbogbo àbùkù ló ń dín ìdènà agbára ti ìyípadà ipele α-δ kù (Àwòrán 1b). A gbàgbọ́ pé àwọn àbùkù tí ó ní agbára ìṣẹ̀dá kékeré àti àwọn ìdènà agbára ìyípadà ipele α-δ tí ó kéré sí ni a kà sí ohun tí ó lè ba ìdúróṣinṣin ipele jẹ́. Gẹ́gẹ́ bí a ti ròyìn tẹ́lẹ̀, àwọn ojú-ìwé tí ó ní àbùkù ojú-ìwé ni a kà sí èyí tí ó munadoko fún formamidine PSC27. Nítorí náà, a dojúkọ ojú-ìwé PbI2 tí a ti parí (100) lábẹ́ àwọn ipò tí ó ní àbùkù ojú-ìwé. Agbára ìṣẹ̀dá àbùkù ti àwọn àbùkù ojú-ìwé inú ojú-ìwé ni a fihàn nínú Àwòrán 1c àti Àtẹ Àfikún 1. Ní ìbámu pẹ̀lú ìdènà agbára (EB) àti agbára ìṣẹ̀dá ìyípadà ipele (FE), a pín àwọn àbùkù wọ̀nyí sí oríṣi mẹ́ta. Iru I (FE kekere-EB giga): Bó tilẹ̀ jẹ́ pé IPb, VFA àti VPb dín ìdènà agbára sí ìyípadà ipele kù ní pàtàkì, wọ́n ní agbára ìṣẹ̀dá gíga. Nítorí náà, a gbàgbọ́ pé irú àwọn àbùkù wọ̀nyí ní ipa díẹ̀ lórí àwọn ìyípadà ipele nítorí pé wọn kì í sábà ṣẹ̀dá wọn. Iru II (EB giga): Nítorí ìdènà agbára ìyípadà ipele α-δ tí ó dára síi, àwọn àbùkù ibi tí ó lòdì sí PbI, IFA àti PbFA kò ba ìdúróṣinṣin ipele ti α-FAPbI3 perovskite jẹ́. Iru III (FE kekere-EB kekere): Àbùkù VI, Ii àti Pbi pẹ̀lú agbára ìṣẹ̀dá kékeré lè fa ìbàjẹ́ ipele dudu. Pàápàá jùlọ nítorí FE kekere àti EB VI tí ó kéré jùlọ, a gbàgbọ́ pé ọgbọ́n tí ó munadoko jùlọ ni láti dín àwọn àyè I kù.
Láti dín VI kù, a ṣe àgbékalẹ̀ ìpele PbC2O4 tó nípọn láti mú kí ojú FAPbI3 sunwọ̀n síi. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ohun èlò ìyọnu halide organic bíi phenylethylammonium iodide (PEAI) àti n-octylammonium iodide (OAI), PbC2O4, tí kò ní àwọn ion halogen tó ń gbé kiri, ó dúró ṣinṣin ní kẹ́míkà, kò lè yọ́ nínú omi, ó sì rọrùn láti pa nígbà tí a bá ń mú un ṣiṣẹ́. Ìdúróṣinṣin tó dára fún ọrinrin ojú ilẹ̀ àti pápá iná mànàmáná ti perovskite. PbC2O4 tó ní omi jẹ́ 0.00065 g/L nìkan, èyí tó tilẹ̀ kéré sí ti PbSO428. Èyí tó ṣe pàtàkì jù ni pé, a lè ṣe àwọn ìpele LOS tó nípọn àti tó dọ́gba lórí àwọn fíìmù perovskite nípa lílo àwọn ìṣesí in situ (wo ìsàlẹ̀). A ṣe àwọn ìṣe DFT ti ìsopọ̀ àárín FAPbI3 àti PbC2O4 gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán Àfikún 1. Àtẹ Àfikún 2 fi agbára ìṣẹ̀dá àbùkù hàn lẹ́yìn abẹ́rẹ́ LOS. A rí i pé LOS kìí ṣe pé ó ń mú kí agbára ìṣẹ̀dá àwọn àbùkù VI pọ̀ sí i nìkan nípa 0.69–1.53 eV (Àwòrán 1d), ṣùgbọ́n ó tún ń mú kí agbára ìṣiṣẹ́ I pọ̀ sí i ní ojú ìṣíkiri àti ojú ìjáde (Àwòrán 1e). Ní ​​ìpele àkọ́kọ́, àwọn ion I máa ń ṣí kiri ní ojú perovskite, wọ́n sì ń fi àwọn ion VI sílẹ̀ ní ipò lattice pẹ̀lú ìdènà agbára ti 0.61 eV. Lẹ́yìn ìfisílẹ̀ LOS, nítorí ipa ìdènà steric, agbára ìṣiṣẹ́ fún ìṣíkiri àwọn ion I pọ̀ sí i sí. 1.28 eV. Nígbà ìṣíkiri àwọn ion I tí ó ń kúrò ní ojú perovskite, ìdènà agbára nínú VOC náà ga ju ti àpẹẹrẹ ìṣàkóso lọ (Àwòrán 1e). Àwọn àwòrán onípele ti àwọn ipa ọ̀nà ìṣíkiri àwọn ion I nínú ìṣàkóso àti LOS FAPbI3 ni a fihàn ní Àwòrán 1 f àti g, lẹ́sẹẹsẹ. Àwọn àbájáde ìṣàfihàn fihàn pé LOS lè dènà ìṣẹ̀dá àwọn àbùkù VI àti ìyípadà ti I, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń dènà ìyípadà ti ìpele α sí δ.
A dán ìhùwàsí láàárín oxalic acid àti FAPbI3 perovskite wò. Lẹ́yìn tí a ti da àwọn omi oxalic acid àti FAPbI3 pọ̀, a ṣẹ̀dá ọ̀pọ̀lọpọ̀ omi ìṣàn funfun, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán Àfikún 2. A dá ọjà lulú náà mọ̀ gẹ́gẹ́ bí ohun èlò PbC2O4 mímọ́ nípa lílo X-ray diffraction (XRD) (Àwòrán Àfikún 3) àti Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) (Àwòrán Àfikún 4). A rí i pé oxalic acid jẹ́ tòmátì nínú isopropyl alcohol (IPA) ní iwọ̀n otútù yàrá pẹ̀lú ìyókù tó tó 18 mg/mL, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán Àfikún 5. Èyí mú kí ṣíṣe àtúnṣe lẹ́yìn náà rọrùn nítorí pé IPA, gẹ́gẹ́ bí passivation solvent tí ó wọ́pọ̀, kò ba ìpele perovskite jẹ́ ju àkókò kúkúrú lọ29. Nítorí náà, nípa fífi fíìmù perovskite sínú omi oxalic acid tàbí fífi omi oxalic acid sí ara perovskite, a lè rí PbC2O4 tó tinrin àti tó nípọn kíákíá lórí ojú fíìmù perovskite gẹ́gẹ́ bí ìlànà kẹ́míkà wọ̀nyí: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. A lè yọ́ FAI nínú IPA kí a sì yọ ọ́ kúrò nígbà tí a bá ń sè é. A lè darí sisanra LOS nípasẹ̀ àkókò ìṣe àti ìfojúsùn ohun tí a ti ṣe tẹ́lẹ̀.
Àwọn àwòrán ìṣàyẹ̀wò electron microscopy (SEM) ti àwọn fíìmù ìṣàkóṣo àti LOS perovskite ni a fihàn nínú Àwòrán 2a,b. Àwọn àbájáde náà fihàn pé ìrísí ojú ilẹ̀ perovskite náà wà ní ìpamọ́ dáadáa, àti pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà kéékèèké ni a kó sórí ojú ilẹ̀ ọkà, èyí tí ó yẹ kí ó dúró fún ìpele PbC2O4 tí ìṣesí inú rẹ̀ ṣe. Fíìmù LOS perovskite ní ojú ilẹ̀ tí ó mọ́ díẹ̀ (Àwòrán Àfikún 6) àti igun ìfọwọ́kan omi tí ó tóbi ju fíìmù ìṣàkóṣo lọ (Àwòrán Àfikún 7). A lo microscopy transfer transmission electron transmission high-resolution (HR-TEM) láti ṣe ìyàtọ̀ sí ìpele ojú ilẹ̀ ọjà náà. Ní ìfiwéra pẹ̀lú fíìmù ìṣàkóṣo (Àwòrán 2c), ìpele tín-ín-rín kan tí ó dọ́gba tí ó sì nípọn tí ó tó nǹkan bí 10 nm hàn kedere lórí LOS perovskite (Àwòrán 2d). Nípa lílo ẹ̀rọ ìwádìí onígun dúdú onígun dúdú (HAADF-STEM) láti ṣe àyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ láàrín PbC2O4 àti FAPbI3, a lè rí wíwà àwọn agbègbè crystalline ti FAPbI3 àti àwọn agbègbè amorphous ti PbC2O4 ní kedere (Àwòrán Àfikún 8). A ṣe àfihàn ìṣètò ojú ilẹ̀ ti perovskite lẹ́yìn ìtọ́jú oxalic acid nípa lílo àwọn ìwọ̀n X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 2e–g. Nínú Àwòrán 2e, àwọn òkè C 1s ní àyíká 284.8 eV àti 288.5 eV jẹ́ ti àwọn àmì CC àti FA pàtó, ní ìtẹ̀léra. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọ̀ ìdarí, àwọ̀ LOS ṣe àfihàn òkè afikún ní 289.2 eV, tí a sọ pé ó jẹ́ ti C2O42-. Ìrísí O 1s ti LOS perovskite fi àwọn òkè O 1s mẹ́ta tí ó yàtọ̀ síra hàn ní 531.7 eV, 532.5 eV, àti 533.4 eV, tí ó bá COO tí a ti yọ protonated, C=O ti àwọn ẹgbẹ́ oxalate tí ó wà ní ìpamọ́ 30 àti àwọn átọ̀mù O ti èròjà OH mu (Àwòrán 2e). )). Fún àpẹẹrẹ ìṣàkóso, a rí òkè O 1s kékeré kan, èyí tí a lè sọ pé ó jẹ́ ti atẹ́gùn tí a fi kẹ́míkà sí ojú ilẹ̀. Àwọn ànímọ́ àwọ̀ ara ìṣàkóṣo ti Pb 4f7/2 àti Pb 4f5/2 wà ní 138.4 eV àti 143.3 eV, lẹ́sẹẹsẹ. A ṣe àkíyèsí pé LOS perovskite ṣe àfihàn ìyípadà òkè Pb ti nǹkan bí 0.15 eV sí agbára ìsopọ̀ tí ó ga jùlọ, èyí tí ó fi ìbáṣepọ̀ tí ó lágbára hàn láàrín àwọn átọ̀mù C2O42- àti Pb (Àwòrán 2g).
Àwọn àwòrán SEM ti àwọn fíìmù ìṣàkóso àti b LOS perovskite, ìwò òkè. c Onímọ̀-ẹ̀rọ ìfàsẹ́yìn cross-sectional transmission microscopy (HR-TEM) ti àwọn fíìmù ìṣàkóso àti d LOS perovskite. XPS oníwọ̀n gíga ti àwọn fíìmù e C 1s, f O 1s àti g Pb 4f perovskite. A pèsè ìwífún orísun ní ìrísí àwọn fáìlì dátà orísun.
Gẹ́gẹ́ bí àwọn àbájáde DFT, a ti sọtẹ́lẹ̀ ní ti ìmọ̀-ẹ̀rọ pé àwọn àbùkù VI àti ìṣíkiri I máa ń fa ìyípadà ìpele láti α sí δ ní irọ̀rùn. Àwọn ìròyìn ìṣáájú ti fihàn pé I2 máa ń tú jáde kíákíá láti inú àwọn fíìmù perovskite tí a fi PC ṣe nígbà tí a bá ń fi fọ́tò sínú omi lẹ́yìn tí a bá ti fi àwọn fíìmù náà hàn sí ìmọ́lẹ̀ àti ìdààmú ooru31,32,33. Láti jẹ́rìí sí ipa ìdúróṣinṣin ti oxalate lead lórí α-phase ti perovskite, a tẹ àwọn fíìmù iṣakoso àti LOS perovskite sínú àwọn ìgò gilasi tí ó ní toluene, lẹ́sẹẹsẹ, lẹ́yìn náà a fi ìmọ́lẹ̀ oòrùn tàn wọ́n fún wákàtí 24. A wọn ìfàmọ́ra ultraviolet àti ìmọ́lẹ̀ tí a lè rí (UV-Vis). ) toluene, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 3a. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àpẹẹrẹ ìṣàkóso, a rí agbára ìfàmọ́ra I2 tí ó kéré púpọ̀ nínú ọ̀ràn LOS-perovskite, èyí tí ó fihàn pé LOS kékeré lè dí ìtújáde I2 láti inú fíìmù perovskite lọ́wọ́ nígbà tí a bá ń fi ìmọ́lẹ̀ tàn. Àwọn fọ́tò ti àwọn fíìmù iṣakoso àtijọ́ àti LOS perovskite ni a fihàn nínú àwọn fíìmù 3b àti c. LOS perovskite ṣì dúdú, nígbà tí ọ̀pọ̀lọpọ̀ fíìmù ìṣàkóso ti di ofeefee. Àwọn ìwòran ìfàmọ́ra UV-tí a lè rí nínú fíìmù tí a rì sínú rẹ̀ ni a fihàn nínú Àwòrán 3b, c. A ṣàkíyèsí pé ìfàmọ́ra tí ó bá α mu nínú fíìmù ìṣàkóso ti dínkù ní kedere. A ṣe àwọn ìwọ̀n X-ray láti ṣàkọsílẹ̀ ìdàgbàsókè ìṣètò kristali náà. Lẹ́yìn wákàtí mẹ́rìnlélógún tí a ti fi ìmọ́lẹ̀ tan ìmọ́lẹ̀, perovskite ìṣàkóso náà fi àmì δ-phase aláwọ̀ ofeefee tí ó lágbára hàn (11.8°), nígbà tí LOS perovskite ṣì ń pa ipò dúdú tí ó dára mọ́ (Àwòrán 3d).
Ìwòrán ìfàmọ́ra tí a lè rí lára ​​UV ti àwọn omi ìṣàkóṣo toluene tí a fi fíìmù ìṣàkóṣo àti fíìmù LOS rì lábẹ́ oòrùn kan fún wákàtí mẹ́rìnlélógún. Ìwòrán ìfàmọ́ra tí a fi fíìmù kọ̀ọ̀kan rì sínú ìwọ̀n tólúénì kan náà. b Ìwòrán ìfàmọ́ra UV-Vis ti fíìmù ìṣàkóṣo àti fíìmù LOS kí ó tó di wákàtí mẹ́rìnlélógún tí a fi rì lábẹ́ oòrùn kan. Ìwòrán ìṣàkóṣo náà fi fọ́tò fíìmù ìdánwò hàn. d Àwọn àpẹẹrẹ ìfàmọ́ra X-ray ti fíìmù ìṣàkóṣo àti fíìmù LOS kí ó tó di wákàtí mẹ́rìnlélógún tí a fi rì. Àwọn àwòrán SEM ti fíìmù ìṣàkóṣo àti fíìmù f LOS lẹ́yìn wákàtí mẹ́rìnlélógún tí a fi rì. A pèsè dátà orísun ní ìrísí àwọn fáìlì dátà orísun.
A ṣe àwọn ìwọ̀n ìṣàyẹ̀wò electron microscopy (SEM) láti kíyèsí àwọn ìyípadà microstructural ti fíìmù perovskite lẹ́yìn wákàtí mẹ́rìnlélógún tí a ti fi ìmọ́lẹ̀ hàn, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 3e,f. Nínú fíìmù ìṣàkóso, a pa àwọn ọkà ńlá run tí a sì yí wọn padà sí abẹ́rẹ́ kékeré, èyí tí ó bá ìrísí ọjà δ-phase FAPbI3 mu (Àwòrán 3e). Fún àwọn fíìmù LOS, àwọn ọkà perovskite dúró ní ipò rere (Àwòrán 3f). Àwọn àbájáde náà jẹ́rìí sí i pé pípadánù I ń fa ìyípadà láti ìpele dúdú sí ìpele ofeefee, nígbà tí PbC2O4 ń mú ìpele dúdú dúró, tí ó ń dènà pípadánù I. Nítorí pé ìwọ̀n àlàfo ní ojú ilẹ̀ ga ju ti ìpele ọkà lọ, 34 ìpele yìí ṣeé ṣe kí ó ṣẹlẹ̀ ní ojú ọkà náà. Ní àkókò kan náà, ó ń tú iodine sílẹ̀ tí ó sì ń ṣẹ̀dá VI. Gẹ́gẹ́ bí DFT ti sọtẹ́lẹ̀, LOS lè dènà ìṣẹ̀dá àwọn àbùkù VI kí ó sì dènà ìṣípò àwọn ion I sí ojú perovskite.
Ni afikun, a ṣe iwadi ipa ti fẹlẹfẹlẹ PbC2O4 lori resistance ọrinrin ti awọn fiimu perovskite ninu afẹfẹ afẹfẹ (ọrinrin ibatan 30-60%). Gẹgẹbi a ti fihan ni Aworan Afikun 9, LOS perovskite tun jẹ dudu lẹhin ọjọ 12, lakoko ti fiimu iṣakoso yipada si ofeefee. Ninu awọn wiwọn XRD, fiimu iṣakoso fihan oke ti o lagbara ni 11.8° ti o baamu si ipele δ ti FAPbI3, lakoko ti LOS perovskite duro ni ipele α dudu daradara (Aworan Afikun 10).
A lo photoluminescence ti o duro ṣinṣin (PL) ati photoluminescence ti a yanju akoko (TRPL) lati ṣe iwadi ipa passivation ti lead oxalate lori dada perovskite. Ninu Aworan 4a fihan pe fiimu LOS ti mu ki agbara PL pọ si. Ninu aworan maapu PL, agbara fiimu LOS lori gbogbo agbegbe ti 10 × 10 μm2 ga ju ti fiimu iṣakoso lọ (Afikun Aworan 11), ti o fihan pe PbC2O4 n pa fiimu perovskite lọna kanna. Igbesi aye gbigbe ni a pinnu nipa isunmọ ibajẹ TRPL pẹlu iṣẹ exponential kan (Aworan 4b). Igbesi aye gbigbe ti fiimu LOS jẹ 5.2 μs, eyiti o gun ju fiimu iṣakoso lọ pẹlu igbesi aye gbigbe ti 0.9 μs, ti o fihan idinku dada ti ko ni rediosi.
Ìdúróṣinṣin PL àti b-spectra ti PL ìgbà díẹ̀ ti àwọn fíìmù perovskite lórí àwọn ohun èlò dígí. c Ìtẹ̀ SP ti ẹ̀rọ náà (FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au). d Ìtẹ̀sí EQE àti ìtẹ̀sí Jsc EQE tí a ṣepọ láti inú ẹ̀rọ tí ó munadoko jùlọ. d Ìgbẹ́kẹ̀lé agbára ìmọ́lẹ̀ ti ẹ̀rọ perovskite lórí àwòrán Voc. f Ìwádìí MKRC tí ó wọ́pọ̀ nípa lílo ẹ̀rọ ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au clean hole device. VTFL ni folti ìkún trap tí ó pọ̀ jùlọ. Láti inú àwọn dátà wọ̀nyí a ṣírò ìwọ̀n trap (Nt). A pèsè dátà orísun ní ìrísí àwọn fáìlì dátà orísun.
Láti ṣe àyẹ̀wò ipa tí ìpele oxalate lead ṣe lórí iṣẹ́ ẹ̀rọ náà, a lo ìrísí ìfọwọ́sowọ́pọ̀ FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au. A lo formamidine chloride (FACl) gẹ́gẹ́ bí àfikún sí precursor perovskite dípò methylamine hydrochloride (MACl) láti ṣe àṣeyọrí iṣẹ́ ẹ̀rọ tó dára jù, nítorí pé FACl lè pèsè dídára kristali tó dára jù àti láti yẹra fún àlàfo ìpele ti FAPbI335 (wo Àfikún Àwòrán 1 àti 2 fún ìfiwéra kíkún). 12-14). A yan IPA gẹ́gẹ́ bí antisolvent nítorí pé ó ń pèsè dídára kristali tó dára jù àti ìtọ́sọ́nà tó dára jùlọ nínú àwọn fíìmù perovskite ní ìfiwéra pẹ̀lú diethyl ether (DE) tàbí chlorobenzene (CB)36 (Àfikún Àwòrán 15 àti 16). A ṣe àtúnṣe sísanra PbC2O4 láti ṣe àtúnṣe sí ìwọ̀n àbùkù àti gbigbe agbára nípa ṣíṣe àtúnṣe ìṣọ̀kan acid oxalic (Àwòrán Àfikún 17). Àwọn àwòrán SEM alágbékalẹ̀ ti àwọn ẹ̀rọ ìṣàkóso tí a ṣe àtúnṣe àti LOS ni a fihàn nínú Àwòrán Àfikún 18. Àwọn ìlà ìwọ̀n ìṣàn lọ́wọ́lọ́wọ́ (CD) tí ó wọ́pọ̀ fún àwọn ẹ̀rọ ìṣàkóso àti LOS ni a fihàn nínú Àwòrán 4c, a sì fún àwọn pàrámítà tí a yọ jáde ní Àtẹ Àfikún 3. Àwọn sẹ́ẹ̀lì ìṣàkóso ìyípadà agbára tí ó pọ̀jù (PCE) 23.43% (22.94%), Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2), Voc 1.16 V (1.16 V) àti reverse (forward) scan. Fífi kún factor (FF) jẹ́ 78.40% (76.69%). PSC PCE LOS PSC tí ó pọ̀jù jẹ́ 25.39% (24.79%), Jsc jẹ́ 25.77 mA cm-2, Voc jẹ́ 1.18 V, FF jẹ́ 83.50% (81.52%) láti reverse (Scan síwájú sí). Ẹ̀rọ LOS ṣe àṣeyọrí iṣẹ́ fọ́tòvoltaic tí a fọwọ́ sí tí ó jẹ́ 24.92% nínú yàrá fọ́tòvoltaic ẹni-kẹta tí a gbẹ́kẹ̀lé (Àwòrán Àfikún 19). Ìṣiṣẹ́ kuatomu ìta (EQE) fúnni ní Jsc tí a ṣepọ ti 24.90 mA cm-2 (ìṣàkóso) àti 25.18 mA cm-2 (LOS PSC), lẹ́sẹẹsẹ, èyí tí ó bá Jsc tí a wọ̀n nínú ìpele AM ​​1.5 G déédéé mu (Àwòrán .4d). Pínpín ìṣirò ti àwọn PCE tí a wọ̀n fún ìṣàkóso àti LOS PSCs ni a fihàn nínú Àwòrán Àfikún 20.
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 4e, a ṣírò ìbáṣepọ̀ láàárín Voc àti agbára ìmọ́lẹ̀ láti ṣe àyẹ̀wò ipa PbC2O4 lórí ìdàpọ̀ ojú ilẹ̀ tí a fi pakùn ṣe. Ìtẹ̀sí ìlà tí a fi sínú ẹ̀rọ LOS jẹ́ 1.16 kBT/sq, èyí tí ó kéré sí ìtẹ̀sí ìlà tí a fi sínú ẹ̀rọ ìṣàkóso (1.31 kBT/sq), èyí tí ó jẹ́rìí sí i pé LOS wúlò fún dídí ìdàpọ̀ ojú ilẹ̀ lọ́wọ́ nípasẹ̀ àwọn ohun tí ń ṣe àtúnṣe. A lo ìmọ̀-ẹ̀rọ space charge current limiting (SCLC) láti wọn ìwọ̀n àbùkù ti fíìmù perovskite nípa wíwọ̀n ànímọ́ IV dúdú ti ẹ̀rọ ihò kan (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán náà. 4f Fihàn. A ṣírò ìwọ̀n ìdẹkùn náà nípasẹ̀ fọ́múlá Nt = 2ε0εVTFL/eL2, níbi tí ε jẹ́ ìdúró dielectric ti fíìmù perovskite, ε0 jẹ́ ìdúró dielectric ti vacuum, VTFL ni fóltéèjì ìdíwọ̀n fún kíkún ìdẹkùn náà, e ni agbára, L ni sisanra fíìmù perovskite (650 nm). A ṣírò ìwọ̀n àbùkù ti ẹ̀rọ VOC láti jẹ́ 1.450 × 1015 cm–3, èyí tí ó kéré sí ìwọ̀n àbùkù ti ẹ̀rọ ìṣàkóso, èyí tí ó jẹ́ 1.795 × 1015 cm–3.
A dán ẹ̀rọ tí a kò fi sínú rẹ̀ wò ní ibi agbára gíga jùlọ (MPP) lábẹ́ ìmọ́lẹ̀ oòrùn pípé lábẹ́ nitrogen láti ṣàyẹ̀wò ìdúróṣinṣin iṣẹ́ rẹ̀ fún ìgbà pípẹ́ (Àwòrán 5a). Lẹ́yìn wákàtí 550, ẹ̀rọ LOS ṣì ń ṣe ìtọ́jú 92% ti agbára rẹ̀ tó ga jùlọ, nígbà tí iṣẹ́ ẹ̀rọ ìṣàkóso ti dínkù sí 60% ti iṣẹ́ àkọ́kọ́ rẹ̀. A wọn ìpínkiri àwọn èròjà nínú ẹ̀rọ àtijọ́ nípa lílo àkókò-ìfòfò ion mass spectrometry secondary (ToF-SIMS) (Àwòrán 5b, c). A lè rí ìkójọpọ̀ iodine ńlá ní agbègbè ìṣàkóso wúrà òkè. Àwọn ipò ààbò gaasi aláìlera kò ní àwọn ohun tí ń ba àyíká jẹ́ bíi ọrinrin àti atẹ́gùn, èyí tí ó fihàn pé àwọn ẹ̀rọ inú (ìyẹn, ìṣíkiri ion) ló fa ìṣòro. Gẹ́gẹ́ bí àwọn àbájáde ToF-SIMS, a rí àwọn I- àti AuI2- ions nínú elekitirodu Au, èyí tí ó fihàn pé ìtànkálẹ̀ I láti perovskite sí Au. Ìwọ̀n àmì ti àwọn I- àti AuI2- ions nínú ẹ̀rọ ìṣàkóso jẹ́ nǹkan bí ìgbà mẹ́wàá ga ju ti àpẹẹrẹ VOC lọ. Àwọn ìròyìn tó ti kọjá ti fi hàn pé ìfàsẹ́yìn ion lè dínkù kíákíá nínú ìfàsẹ́yìn ihò spiro-OMeTAD àti ìbàjẹ́ kẹ́míkà ti ìpele elekitirodu òkè, èyí sì lè ba ìfọwọ́kan interfacial nínú ẹ̀rọ náà jẹ́37,38. A yọ elekitirodu Au kúrò, a sì fọ ìpele spiro-OMeTAD kúrò nínú substrate pẹ̀lú omi chlorobenzene. Lẹ́yìn náà, a ṣe àpèjúwe fíìmù náà nípa lílo grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) (Àwòrán 5d). Àwọn àbájáde náà fihàn pé fíìmù ìṣàkóso ní ìpele diffraction tó hàn gbangba ní 11.8°, nígbà tí kò sí ìpele diffraction tuntun tó hàn nínú àyẹ̀wò LOS. Àwọn àbájáde náà fihàn pé pípadánù ńlá ti àwọn ion I nínú fíìmù ìṣàkóso yọrí sí ìṣẹ̀dá δ phase, nígbà tí ó jẹ́ pé nínú fíìmù LOS, ìlànà yìí ti dí lọ́wọ́.
Wákàtí 575 ti ìtọ́pinpin MPP ti ẹ̀rọ tí a kò fi èdìdì sí nínú afẹ́fẹ́ nitrogen àti oòrùn 1 láìsí àlẹ̀mọ́ UV. Pínpín ToF-SIMS ti b I- àti c AuI2- ions nínú ẹ̀rọ ìṣàkóso LOS MPP àti ẹ̀rọ tí ó ń darúgbó. Àwọn àwọ̀ ofeefee, aláwọ̀ ewé àti osàn bá Au, Spiro-OMeTAD àti perovskite mu. d GIXRD ti fíìmù perovskite lẹ́yìn ìdánwò MPP. A pèsè dátà orísun ní ìrísí àwọn fáìlì dátà orísun.
A wọn agbara iṣipopada ti o da lori iwọn otutu lati jẹrisi pe PbC2O4 le ṣe idiwọ iṣipopada ion (Aworan Afikun 21). A pinnu agbara iṣipopada ion (Ea) nipa wiwọn iyipada ninu iṣipopada (σ) ti fiimu FAPbI3 ni awọn iwọn otutu oriṣiriṣi (T) ati lilo ibatan Nernst-Einstein: σT = σ0exp(−Ea/kBT), nibiti σ0 jẹ iduroṣinṣin, kB jẹ iduroṣinṣin Boltzmann. A gba iye Ea lati isalẹ ti ln(σT) dipo 1/T, eyiti o jẹ 0.283 eV fun iṣakoso ati 0.419 eV fun ẹrọ LOS.
Ní àkótán, a pèsè ìlànà ìmọ̀ láti mọ ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ ti FAPbI3 perovskite àti ipa ti onírúurú àbùkù lórí ìdènà agbára ti ìyípadà ìpele α-δ. Láàrín àwọn àbùkù wọ̀nyí, a ṣe àsọtẹ́lẹ̀ àwọn àbùkù VI ní ti ìmọ̀ láti fa ìyípadà ìpele láti α sí δ ní irọ̀rùn. A ṣe àgbékalẹ̀ ìpele onípele PbC2O4 tí kò lè yọ́ omi àti tí ó dúró ṣinṣin ní ti kẹ́míkà láti mú kí ìpele α ti FAPbI3 dúró ṣinṣin nípa dídínà ìṣẹ̀dá àwọn àlàfo I àti ìṣípò àwọn ions I. Ọgbọ́n yìí dín àdàpọ̀ interfacial tí kò ní ìtànṣán kù ní pàtàkì, ó mú kí iṣẹ́ sẹ́ẹ̀lì oòrùn pọ̀ sí 25.39%, ó sì mú kí ìdúróṣinṣin iṣẹ́ sunwọ̀n sí i. Àwọn àbájáde wa pèsè ìtọ́sọ́nà fún ṣíṣe àṣeyọrí àwọn PSC formamidine tí ó munadoko àti tí ó dúró ṣinṣin nípa dídínà ìyípadà ìpele α sí δ tí àbùkù fà.
A ra titanium(IV) isopropoxide (TTIP, 99.999%) lati Sigma-Aldrich. A ra hydrochloric acid (HCl, 35.0–37.0%) ati ethanol (anhydrous) lati Guangzhou Chemical Industry. A ra SnO2 (15 wt% tin(IV) oxide colloidal dispersion) lati Alfa Aesar. A ra Lead(II) iodide (PbI2, 99.99%) lati TCI Shanghai (China). Formamidine iodide (FAI, ≥99.5%), formamidine chloride (FACl, ≥99.5%), methylamine hydrochloride (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-tetrakis-(N, N-di-p) )-methoxyaniline)-9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD, ≥99.5%), lithium bis(trifluoromethane)sulfonylamide (Li-TFSI, 99.95%), 4-tert -butylpyridine (tBP, 96%) ni a ra láti ọ̀dọ̀ Xi'an Polymer Light Technology Company (China). N,N-dimethylformamide (DMF, 99.8%), dimethyl sulfoxide (DMSO, 99.9%), isopropyl alcohol (IPA, 99.8%), chlorobenzene (CB, 99.8%), acetonitrile (ACN). A ra lati Sigma-Aldrich. A ra Oxalic acid (H2C2O4, 99.9%) lati Macklin. Gbogbo kemikali ni a lo bi a ti gba laisi iyipada miiran.
A fi ọṣẹ, acetone, àti ethanol fọ àwọn ohun èlò ìpara ITO tàbí FTO (1.5 × 1.5 cm2) pẹ̀lú ìpara ultrasonic, a sì gbẹ wọ́n lábẹ́ odò nitrogen. A fi ìpele ìdènà TiO2 dídín kan sí orí ohun èlò ìpara FTO nípa lílo omi titanium diisopropoxybis (acetylacetonate) nínú ethanol (1/25, v/v) tí a gbé sí 500 °C fún ìṣẹ́jú 60. A fi omi tí a ti yọ kúrò nínú ìtújáde colloidal SnO2 pò mọ́ omi tí a ti yọ kúrò nínú ìwọ̀n 1:5. Lórí ohun èlò ìpara mímọ́ tí a fi ozone UV tọ́jú fún ìṣẹ́jú 20, a fi fíìmù tinrin ti àwọn nanoparticles SnO2 sí 4000 rpm fún ìṣẹ́jú 30, a sì fi iná gbóná sí i ní 150 °C fún ìṣẹ́jú 30. Fún omi ìpara perovskite, a yọ́ 275.2 mg FAI, 737.6 mg PbI2 àti FACl (20 mol%) nínú ohun èlò ìpara DMF/DMSO (15/1). A ṣe àgbékalẹ̀ ìpele perovskite nípa fífi 40 μL omi perovskite precursor sí orí ìpele SnO2 tí a tọ́jú ní UV-ozone ní 5000 rpm nínú afẹ́fẹ́ àyíká fún ìṣẹ́jú 25. 5 ìṣẹ́jú àáyá lẹ́yìn ìgbà tó kẹ́yìn, a yára ju 50 μL omi MACl IPA (4 mg/mL) sínú ìpele náà gẹ́gẹ́ bí ohun tí ó ń dènà ìtújáde. Lẹ́yìn náà, a fi àwọn fíìmù tí a ṣẹ̀ṣẹ̀ ṣe sílẹ̀ sínú ìgbóná ní 150°C fún ìṣẹ́jú 20, lẹ́yìn náà ní 100°C fún ìṣẹ́jú 10. Lẹ́yìn tí a ti tu fíìmù perovskite náà sí iwọ̀n otútù yàrá, a fi centrifuge omi H2C2O4 (1, 2, 4 mg tí ó yọ́ nínú 1 mL IPA) sínú ìpele 4000 rpm fún ìṣẹ́jú 30 láti pa ojú perovskite náà run. A fi omi spiro-OMeTAD tí a pèsè nípa lílo 72.3 mg spiro-OMeTAD, 1 ml CB, 27 µl tBP àti 17.5 µl Li-TFSI (520 mg nínú 1 ml acetonitrile) tí a fi ń yípo sí fíìmù náà ní 4000 rpm láàrín 30 s. Níkẹyìn, a tú fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ Au tí ó nípọn 100 nm jáde nínú vacuum ní ìwọ̀n 0.05 nm/s (0~1 nm), 0.1 nm/s (2~15 nm) àti 0.5 nm/s (16~100 nm).
A wọn iṣẹ́ SC ti awọn sẹẹli oorun perovskite nipa lilo mita Keithley 2400 labẹ imọlẹ simulator oorun (SS-X50) ni agbara ina ti 100 mW/cm2 ati pe a ṣe idanwo nipa lilo awọn sẹẹli oorun silicon boṣewa ti a ṣe deede. Ayafi ti a ba sọ bibẹẹkọ, a wọn awọn iyipo SP ninu apoti ibọwọ ti o kun nitrogen ni iwọn otutu yara (~25°C) ni awọn ipo ayẹwo iwaju ati sẹhin (igbesẹ folti 20 mV, akoko idaduro 10 ms). A lo ibora ojiji lati pinnu agbegbe ti o munadoko ti 0.067 cm2 fun PSC ti a wọn. A ṣe awọn wiwọn EQE ni afẹfẹ ayika nipa lilo eto PVE300-IVT210 (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) pẹlu imọlẹ monochromatic ti o dojukọ ẹrọ naa. Fun iduroṣinṣin ẹrọ, idanwo awọn sẹẹli oorun ti ko ni ideri ni a ṣe ninu apoti ibọwọ nitrogen ni titẹ 100 mW/cm2 laisi àlẹmọ UV. A wọn ToF-SIMS nipa lilo awọn SIMS akoko-ti-flight PHI nanoTOFII. A lo ibọn ion Ar 4 kV pẹlu agbegbe 400×400 µm lati ṣe afihan ijinle aworan naa.
A ṣe àwọn ìwọ̀n X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) lórí ètò Thermo-VG Scientific system (ESCALAB 250) nípa lílo monochromatized Al Kα (fún ipò XPS) ní ìfúnpá 5.0 × 10–7 Pa. A ṣe scanning electron microscopy (SEM) lórí ètò JEOL-JSM-6330F. A wọn ìrísí ojú ilẹ̀ àti àìlágbára àwọn fíìmù perovskite nípa lílo atomiki force microscopy (AFM) (Bruker Dimension FastScan). A di STEM àti HAADF-STEM mú ní FEI Titan Themis STEM. A wọn ìrísí absorption UV–Vis nípa lílo UV-3600Plus (Shimadzu Corporation). A gba àkọsílẹ̀ agbára ìdínkù ààyè (SCLC) lórí mita Keithley 2400. A wọn ìrísí photoluminescence (PL) àti photoluminescence tí a yanjú àkókò (TRPL) ti ìbàjẹ́ ìgbésí ayé carrier nípa lílo FLS 1000 photoluminescence spectrometer. A wọn awọn aworan maapu PL nipa lilo eto Horiba LabRam Raman HR Evolution. A ṣe Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) nipa lilo eto Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650.
Nínú iṣẹ́ yìí, a lo ọ̀nà ìṣàyẹ̀wò ipa ọ̀nà SSW láti kẹ́kọ̀ọ́ ipa ọ̀nà ìyípadà ipele láti α-phase sí δ-phase. Nínú ọ̀nà SSW, a pinnu ìṣípo ti ipa ọ̀nà agbára tí ó ṣeé ṣe nípa ìtọ́sọ́nà ti ipo onírẹlẹ tí a kò lè yanjú (ẹ̀yà kejì), èyí tí ó fúnni láyè láti ṣe ìwádìí kíkún àti ohun tí ó tọ́ nípa ipa ọ̀nà agbára tí ó ṣeé ṣe. Nínú iṣẹ́ yìí, a ṣe ìṣàyẹ̀wò ipa ọ̀nà lórí supercell 72-atom, a sì kó àwọn méjì tó ju 100 ní ìpele DFT jọ. Ní ìbámu pẹ̀lú ìṣètò data IS/FS pairwise, a lè pinnu ipa ọ̀nà tí ó so ìṣètò àkọ́kọ́ àti ìṣètò ìkẹyìn pọ̀ pẹ̀lú ìbáramu láàárín àwọn átọ̀mù, lẹ́yìn náà a lè lo ìṣípo ọ̀nà méjì ní ojú ìpele oníyípadà láti pinnu ọ̀nà ipò ìyípadà tí ó rọrùn. (VK-DESV). Lẹ́yìn wíwá ipò ìyípadà, a lè pinnu ipa ọ̀nà tí ó ní ìdènà tí ó kéré jùlọ nípa ṣíṣe àkójọ àwọn ìdènà agbára.
Gbogbo awọn iṣiro DFT ni a ṣe nipa lilo VASP (ẹ̀yà 5.3.5), nibiti awọn ibaraenisepo elekitironi-ion ti awọn atomu C, N, H, Pb, ati I ni a ṣe aṣoju nipasẹ eto igbi ti a ṣe asọtẹlẹ (PAW). Iṣẹ ibamu paṣipaarọ ni a ṣe apejuwe nipasẹ isunmọ gradient gbogbogbo ninu parametrization Perdue-Burke-Ernzerhoff. A ṣeto opin agbara fun awọn igbi ofurufu si 400 eV. Grid aaye k-point Monkhorst–Pack ni iwọn ti (2 × 2 × 1). Fun gbogbo awọn ẹya, awọn ipo lattice ati awọn atomu ni a ṣe iṣapeye ni kikun titi ti apakan wahala ti o pọ julọ wa labẹ 0.1 GPa ati pe apakan agbara ti o pọ julọ wa labẹ 0.02 eV/Å. Ninu awoṣe dada, oju FAPbI3 ni awọn fẹlẹfẹlẹ mẹrin, fẹlẹfẹlẹ isalẹ ni awọn atomu ti o wa titi ti o ṣe afiwe ara FAPbI3, ati awọn fẹlẹfẹlẹ mẹta oke le gbe laisiyonu lakoko ilana iṣapeye. Fẹ́ẹ̀lì PbC2O4 nípọn tó 1 ML, ó sì wà lórí ojú I-terminal ti FAPbI3, níbi tí a ti so Pb mọ́ 1 I àti 4 O.
Fún ìwífún síi nípa ìṣètò ìwádìí náà, wo Àkótán Ìròyìn Àkójọpọ̀ Natural Portfolio tí ó níí ṣe pẹ̀lú àpilẹ̀kọ yìí.
Gbogbo data ti a gba tabi ti a ṣe itupalẹ lakoko iwadi yii ni a fi kun ninu nkan ti a tẹjade, ati ninu alaye atilẹyin ati awọn faili data aise. Awọn data aise ti a gbekalẹ ninu iwadi yii wa ni https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440. A pese data orisun fun nkan yii.
Green, M. àti àwọn ẹlòmíràn. Àwọn Tábìlì Ìṣiṣẹ́ Sẹ́ẹ̀lì Oòrùn (àtúnṣe 57th). ètò. Fọ́tò-ina. Orísun. Ìlò. 29, 3–15 (2021).
Parker J. àti àwọn ẹlòmíràn. Ṣíṣàkóso ìdàgbàsókè àwọn ìpele perovskite nípa lílo àwọn alkyl ammonium chlorides tí ó ń yípadà. Nature 616, 724–730 (2023).
Zhao Y. àti àwọn ẹlòmíràn. Àìṣiṣẹ́ (PbI2)2RbCl ń mú kí àwọn fíìmù perovskite dúró ṣinṣin fún àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn tí ó lágbára. Ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì 377, 531–534 (2022).
Tan, K. àti àwọn ẹlòmíràn. Àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn perovskite tí a yí padà nípa lílo dimethylacridinyl dopant. Nature, 620, 545–551 (2023).
Han, K. àti àwọn ẹlòmíràn. Fámẹ́mídínì olórí ìrísí kan ṣoṣo (FAPbI3): òye nípa àwọn ohun ìní ìṣètò, opitika àti iná mànàmáná. ọ̀rọ̀-àpèjúwe. Mát. 28, 2253–2258 (2016).
Massey, S. àti àwọn ẹlòmíràn. Ìdúróṣinṣin ti ìpele dudu perovskite ní FAPbI3 àti CsPbI3. AKS Energy Communications. 5, 1974–1985 (2020).
Ìwọ, JJ, àti àwọn ẹlòmíràn. Àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn perovskite tó munadoko nípasẹ̀ ìṣàkóṣo amúṣẹ́pọ̀ tó dára. Nature 590, 587–593 (2021).
Saliba M. àti àwọn ẹlòmíràn. Fífi àwọn cations rubidium sínú àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn perovskite mú iṣẹ́ photovoltaic sunwọ̀n síi. Science 354, 206–209 (2016).
Saliba M. àti àwọn ẹlòmíràn. Àwọn sẹ́ẹ̀lì oorun cesium perovskite mẹ́ta: ìdúróṣinṣin tó dára síi, ìtúnṣe àti iṣẹ́ tó ga. Ayíká agbára. ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì. 9, 1989–1997 (2016).
Cui X. àti àwọn ẹlòmíràn. Àwọn ìlọsíwájú tuntun nínú ìdúróṣinṣin ìpele FAPbI3 nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn perovskite tí ó ní iṣẹ́ gíga Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
Delagetta S. àti àwọn ẹlòmíràn. Ìyàsọ́tọ̀ ìpele tí a fi fọ́tò ṣe tí a fi ọgbọ́n ṣe ti àwọn halide oní-àìsí-organic perovskites oní-àìsí-organic. Nat. communicate. 8, 200 (2017).
Slotcavage, DJ àti àwọn ẹlòmíràn. Ìyàsọ́tọ̀ ìpele tí ìmọ́lẹ̀ fà nínú àwọn ohun tí ń fa àmúlùmálà halide perovskite. AKS Energy Communications. 1, 1199–1205 (2016).
Chen, L. àti àwọn ẹlòmíràn. Ìdúróṣinṣin ìpele inú àti ìpele ìpele inú ti formamidine lead triiodide perovskite single crystal. Anjiva. Kékeré. Àgbáyé. Àtúnṣe. 61. e202212700 (2022).
Duinsti, EA àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Lòye ìbàjẹ́ methylenediammonium àti ipa rẹ̀ nínú ìdúróṣinṣin ìpele ti lead triiodide formamidine. J. Chem. Bitch. 18, 10275–10284 (2023).
Lu, HZ àti àwọn ẹlòmíràn. Ìfipamọ́ ooru tó péye àti tó dúró ṣinṣin ti àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn dúdú perovskite FAPbI3. Ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì 370, 74 (2020).
Doherty, TAS àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Àwọn perovskites octahedral halide tí a tẹ̀ tí ó dúró ṣinṣin ń dín ìṣẹ̀dá àwọn ìpele tí ó ní àwọn ànímọ́ tí ó lopin kù. Ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì 374, 1598–1605 (2021).
Ho, K. àti àwọn ẹlòmíràn. Àwọn ọ̀nà ìyípadà àti ìbàjẹ́ àwọn ọkà formamidine àti cesium àti lead iodide perovskites lábẹ́ ipa ọrinrin àti ìmọ́lẹ̀. AKS Energy Communications. 6, 934–940 (2021).
Zheng J. àti àwọn ẹlòmíràn. Ìdàgbàsókè àwọn áínì pseudohalide fún àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn perovskite α-FAPbI3. Nature 592, 381–385 (2021).