Doktora Burs M. Abdi-Jalebi teşekkür Nava Teknoloji Limited. MI Dar ve M.Grätzel Bilim ve Teknoloji King Abdulaziz City (KACST) ve mali destek için İsviçre Ulusal Bilim Vakfı (SNSF) teşekkür ederim. Yazarlar XPS ölçümleri gerçekleştirmek için Moleküler Dr. Pierre Mettraux ve Hibrid Malzeme Karakterizasyonu Merkezi, EPFL teşekkür etmek istiyorum. A.Sadhanala minnetle Hint-UK APEX projeden maddi destek kabul eder. SP Senanayak Newton Bursu için Royal Society Londra kabul eder. RH Arkadaş, M. Abdi-Jalebi ve A. Sadhanala EPSRC destek kabul etmek istiyorum.

1. sentezi ve Saf ve Katkı tabanlı CH 3 birikmesi, NH 3 PBI 3 NOT: Tüm çözümler nem ve oksijen kontrollü koşullar altında bir argon eldiven kutusunun içinde hazırlanmıştır (H 2 O seviye: &lt;1 ppm ve O 2 düzeyi: &lt;10 ppm). <ol><li> 80 ° C&#39;de sabit karıştırma altında, N, N-dimetilformamid (DMF) 1 mL PBI 2 553 mg (1.2 M) içinde çözülür. </li><li> PBI 2 çözeltisine tek değerli bir katyondur halojenürlerin 0.02 M ekleyin. </li><li> Spin-kaplama 4000 rpm&#39;lik bir rampa ile 6500 rpm&#39;de 30 saniye için alt-tabaka (örneğin, gözenekli-TiO2) üzerinde elde edilen sarı, saydam bir çözelti. </li><li> 30 dakika boyunca 80 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde film pişirilir. </li><li> 5 mL izopropanol içinde metilamonyum iyodür (MAI), 40 mg eritin. </li><li> Spin-kaplama, iki aşamalı bir protoc Oluşan talebi iyodid filmleri üzerine MAI çözeltisi yeterli miktardayükleme süresi 45 sn içeren ol 4,000 rpm&#39;de iplik 20 saniye izledi. </li><li> 45 dakika boyunca 100 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde eğirme ile kaplanmış perovskit filmler yeniden birleşir. </li></ol> 2. Güneş Pili Üretimi <ol><li> Yüzey hazırlığı <ol><li> Kalıp, flüor katkılı kalay oksit (FTO) kaplı bir cam. <ol><li> Yarı saydam yapışkan bant ile FTO cam aktif alanı kapsayacak. </li><li> FTO substratların ortaya çıkarılan alanlarda çinko (Zn) toz dökün. </li><li> damıtılmış su içinde hidroklorik asit 2 M (HCI) hazırlayın. </li><li> Zn tozu ile kaplıdır FTO cam parçası üzerine HCI solüsyonu dökülür. </li><li> Su ile FTO yıkayın ve bandı çıkarın. </li></ol></li><li> substratlar Temizleme <ol><li> deterjan (ağ / hac)% 2 ile FTO cam yıkayın. </li><li> 10 dakika boyunca aseton ve izopropanol (IPA) kazınmış FTO substratlar sonikasyon. </li><li> Bir ultrav ile FTO yüzeylerde tedaviiolet / O 3 15 dakika süreyle temizleyici. </li></ol></li></ol></li><li> Bir delik bloke tabakanın uygulanması <ol><li> IPA 7 mL titanyum diisopropoxide bis (asetilasetonat) (TAA), 0.6 mL ekleyin. </li><li> 450 ° C&#39;de bir ocak temizlenmeli ve desenli FTO yüzeyler koyun ve ısıtma önce temas alanını kapsar. </li><li> Piroliz taşıyıcı gaz olarak O 2 kullanılarak ortaya çıkarılan alan üzerine TAA çözümü püskürtün. </li><li> 30 dakika boyunca 450 ° C &#39;de numuneler bırakın. </li></ol></li><li> Bir elektron taşıma katmanının Biriktirme <ol><li> (: 7 ağırlık oranı 2), etanol ticari TiO2 macun (30 nm partikül boyutu) seyreltin. </li><li> 30 dakika boyunca sonike ile TiO2 seyreltme homojenize edilir. </li><li> Spin-ceket 2.000 rpm bir rampa ile 5000 rpm&#39;de 30 sn için kompakt TiO2 katmanları ile hazırlanan numunelerin üzerine titanyum seyreltme. </li><li> 30 dakika süre ile 500 ° C &#39;de titanya filmler tavlanmasıMin. </li><li> 20 dakika boyunca 70 ° C&#39;de damıtılmış su içinde TiCl4 bir 40 mM çözelti elde gözenekli TiO2 filmler tedavi edin. </li><li> 450 at TiCI4 enjekte edilmiş filmler tavlama 30 dakika ° C. </li></ol></li><li> Perovskit tabakanın uygulanması Not: titanya tabakaları ile FTO substratlar işlem sürecinin geri kalanı için &lt;% 1 bir nem kuru hava kutusuna aktarılmıştır. <ol><li> Spin-kaplama 4000 rpm&#39;lik bir rampa ile 6500 rpm&#39;de 30 saniye boyunca gözenekli TiO 2 üzerine (takviyelerle olmadan) hazırlanan kurşun iyodür çözümler. </li><li> 30 dakika boyunca 80 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde film pişirilir. </li><li> Spin-kaplama 2,000 rpm&#39;de bir rampa ile 4,000 rpm&#39;de 20 saniye için iplik ardından yükleme süresi 45 sn içeren bir iki-aşamalı bir protokol kullanarak elde edilen talebi iyodid filmler halinde MAI çözeltisi yeterli miktarda. </li><li> Bir hotpla spin kaplı Perovskite filmler tavlama45 dakika boyunca 100 ° C &#39;de te. </li></ol></li><li> Delik taşıma katmanı birikmesi <ol><li> klorobenzen 1 ml spiro-OMeTAD 72.3 mg ekleyin ve çözüm şeffaf hale gelinceye kadar çalkalayın. </li><li> asetonitril LiTFSI 520 mg ekleyerek bis (trifluorometilsülfonil) imit (LiTFSI) içindeki bir stok çözeltisi yapın. </li><li> LiTFSI stok çözeltisi 17.5 uL ve spiro-OMeTAD çözeltisine 4-tert -butylpyridine (TBP) &#39;nin 28.8 uL ekleyin. </li><li> 2000 rpm&#39;lik bir rampa ile 4,000 rpm&#39;de 30 saniye için yukarıda çözelti-kaplama dönerler. </li></ol></li><li> Üst temas Termal buharlaşma <ol><li> örnekleri Maske ve evaporatör vakum odasına koyun. </li><li> 0.01 nm / s &#39;lik bir oranda altın 80 Nm buharlaştırın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Polman, A., Knight, M., Garnett, E. C., Ehrler, B., Sinke, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photovoltaic+materials+-+present+efficiencies+and+future+challenges.">Photovoltaic materials - present efficiencies and future challenges.</a> Science. 352, 307 (2016).</li><li>Green, M. A., Ho-Baillie, A., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emergence+of+perovskite+solar+cells.">The emergence of perovskite solar cells.</a> Nat. Photonics. 8 (7), 506-514 (2014).</li><li>Stranks, S. D., Snaith, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-halide+perovskites+for+photovoltaic+and+light-emitting+devices.">Metal-halide perovskites for photovoltaic and light-emitting devices.</a> Nat. Nanotechnol. 10 (5), 391-402 (2015).</li><li>Snaith, H. H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perovskites:+The+Emergence+of+a+New+Era+for+Low-Cost,+High-Efficiency+Solar+Cells.">Perovskites: The Emergence of a New Era for Low-Cost, High-Efficiency Solar Cells.</a> The J. Phys. Chem. Lett. 4 (21), 3623-3630 (2013).</li><li>Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organometal+halide+perovskites+as+visible-light+sensitizers+for+photovoltaic+cells.">Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (17), 6050-6051 (2009).</li><li>Kim, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lead+iodide+perovskite+sensitized+all-solid-state+submicron+thin+film+mesoscopic+solar+cell+with+efficiency+exceeding+9%.">Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%.</a> Sci. rep. 2, 591 (2012).</li><li>Jeon, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compositional+engineering+of+perovskite+materials+for+high-performance+solar+cells.">Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells.</a> Nature. 517 (7535), 476-480 (2014).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+vacuum+flash-assisted+solution+process+for+high-efficiency+large-area+perovskite+solar+cells.">A vacuum flash-assisted solution process for high-efficiency large-area perovskite solar cells.</a> Science. 353 (6294), 58-62 (2016).</li><li>Manser, J. S., Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Band+filling+with+free+charge+carriers+in+organometal+halide+perovskites.">Band filling with free charge carriers in organometal halide perovskites.</a> Nat. Photonics. 8 (9), 737-743 (2014).</li><li>Xing, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-Range+Balanced+Electron-+and+Hole-Transport+Lengths+in+Organic-Inorganic+CH3NH3PbI3.">Long-Range Balanced Electron- and Hole-Transport Lengths in Organic-Inorganic CH3NH3PbI3.</a> Science. 342 (6156), 344-347 (2013).</li><li>Stranks, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-Hole+Diffusion+Lengths+Exceeding+1+Micrometer+in+an+Organometal+Trihalide+Perovskite+Absorber.">Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber.</a> Science. 342 (6156), 341-344 (2013).</li><li>Pazos-Outon, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+recycling+in+lead+iodide+perovskite+solar+cells.">Photon recycling in lead iodide perovskite solar cells.</a> Science. 351 (6280), 1430-1433 (2016).</li><li>Saliba, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cesium-containing+Triple+Cation+Perovskite+Solar+Cells:+Improved+Stability,+Reproducibility+and+High+Efficiency.">Cesium-containing Triple Cation Perovskite Solar Cells: Improved Stability, Reproducibility and High Efficiency.</a> Energy Environ. Sci. 9 (6), (2016).</li><li>Pellet, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixed-organic-cation+perovskite+photovoltaics+for+enhanced+solar-light+harvesting.">Mixed-organic-cation perovskite photovoltaics for enhanced solar-light harvesting.</a> Angew. Chemie - Int. Ed. 53 (12), 3151-3157 (2014).</li><li>Hao, F., Stoumpos, C. C., Chang, R. P. H., Kanatzidis, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anomalous+band+gap+behavior+in+mixed+Sn+and+Pb+perovskites+enables+broadening+of+absorption+spectrum+in+solar+cells.">Anomalous band gap behavior in mixed Sn and Pb perovskites enables broadening of absorption spectrum in solar cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (22), 8094-8099 (2014).</li><li>Dar, M. I., Abdi-Jalebi, M., Arora, N., Gr&#228;tzel, M., Nazeeruddin, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+Engineering+of+CH+3+NH+3+PbI+3+Structures+for+High-Efficiency+Solar+Cells.">Growth Engineering of CH 3 NH 3 PbI 3 Structures for High-Efficiency Solar Cells.</a> Adv. Energy Mater. 6 (2), 1501358 (2016).</li><li>Ibrahim Dar, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+Impact+of+Bromide+on+the+Photovoltaic+Performance+of+CH3+NH3+PbI3+Solar+Cells.">Understanding the Impact of Bromide on the Photovoltaic Performance of CH3 NH3 PbI3 Solar Cells.</a> Adv. Mater. 27 (44), 7221-7228 (2015).</li><li>Abdi-Jalebi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+Monovalent+Cation+Halide+Additives+on+the+Structural+and+Optoelectronic+Properties+of+CH+3+NH+3+PbI+3+Perovskite.">Impact of Monovalent Cation Halide Additives on the Structural and Optoelectronic Properties of CH 3 NH 3 PbI 3 Perovskite.</a> Adv. Energy Mater. 6 (10), 1502472 (2016).</li><li>Yin, W. J., Shi, T., Yan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unusual+defect+physics+in+CH3NH3PbI3+perovskite+solar+cell+absorber.">Unusual defect physics in CH3NH3PbI3 perovskite solar cell absorber.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (6), 063903/1-063903/4 (2014).</li><li>Agiorgousis, M. L., Sun, Y. Y., Zeng, H., Zhang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+Covalency-Induced+Recombination+Centers+in+Perovskite+Solar+Cell+Material+CH+3+NH+3+PbI+3.">Strong Covalency-Induced Recombination Centers in Perovskite Solar Cell Material CH 3 NH 3 PbI 3.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (41), 14570-14575 (2014).</li><li>Andaji Garmaroudi, Z., Abdi-Jalebi, M., Mohammadi, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+facile+low+temperature+route+to+deposit+TiO2+scattering+layer+for+efficient+dye-sensitized+solar+cells.">A facile low temperature route to deposit TiO2 scattering layer for efficient dye-sensitized solar cells.</a> RSC Adv. 6 (75), (2016).</li><li>Abdi-Jalebi, M., Mohammadi, M. R., Fray, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-Layer+TiO2+Electrodes+with+Controlled+Phase+Composition+and+Morphology+for+Efficient+Light+Management+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Double-Layer TiO2 Electrodes with Controlled Phase Composition and Morphology for Efficient Light Management in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. of Clust. Sci. 25 (4), 1029-1045 (2014).</li><li>Abdi-Jalebi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+a+Mesoporous+Titania-Perovskite+Interface+on+the+Performance+of+Hybrid+Organic-Inorganic+Perovskite+Solar+Cells.">Impact of a Mesoporous Titania-Perovskite Interface on the Performance of Hybrid Organic-Inorganic Perovskite Solar Cells.</a> The J. Phys. Chem. Lett. 7 (16), 3264-3269 (2016).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Mezoskopik perovskit güneş hücreleri tipik bir mimari malzemeleri, bir dizi dönel kaplı iletken bir alt-tabaka ve bir termal olarak buharlaştırıldı metal kontağa (Şekil 1) arasında olan, bu çalışma bölgesi kullanılmıştır. Gözenekli TiO2 tabakalar yüzey tuzakları pasifleştirme ve elektron aktarım katmanı ve soğurucu malzeme 21, 22 arasındaki arabirim artırdığı bildirilmiştir TiCl4 ile muamele edildi. perovskit tabaka daha sonra ardışık iki aşamalı yerleştirme tekniği kullanılarak kaplanmıştır. İkinci aşamada, izotop öne halid tam dönüşümü yüksek ışık emme 16, 17 elde etmek için gerekli olduğunu ve tek değerli katyon halojenür katkı maddeleri (örneğin, Nal ve CuBr) tam bir dönüşüme neden olduğunu göstermiştir. Ayrıca, gözenekli titanyum tabakasının tam kapsama wperovskitin ith aşırı tabakasının delik taşıma katmanı (örneğin, Spiro OMETAD) ve elektron taşıma katmanı (örneğin, gözenekli TiO2) 23 arasındaki potansiyel rekombinasyon ortadan kaldırmak için hayati önem taşımaktadır. Biz tek değerlikli katyon halojenürler (örneğin, Cul ve AGI) eklenerek cihaz için daha yüksek bir açık devre gerilimine yol açar Perovskite kapatma tabakasının yüzey kaplama artırabilir resimli. Bizim yöntemin en önemli avantajı biz ücretleri yoğunluğunu, şarj taşıma ve emici tabakanın iletkenliği artırmak için CH 3 NH 3 PBI 3 yapıya tek değerlikli katyonların dahil doping adımdır. Bir önceki bölümde belirtildiği gibi, yukarıda belirtilen güçlendiriciler önemli ölçüde elektron ve delik hareketlilik hem gelişmiş. Buna ek olarak, hem de perovski enerjik bozuklukta yük iletimi aktivasyon enerjisi dikkate değer bir azalmate filmi, tek değerli bir katyondur katkılama ile elde edilmiştir. Bu çalışmada, bir güneş pili yapısı perovskit mezoskopik bir emici tabaka olarak CH3 NH3 PBI 3 katkı yapılmasını mümkün bir yöntem gösterilmiştir. Monovalan katyon halojenürler fotovoltaik performansını artırmak amacıyla ayarlamak için CH 3 NH 3 PBI 3 Perovskite filmi, morfolojik optik ve elektriksel özellikleri kullanılmıştır. Bu nedenle, PBI 3 NH3 CH3 ardışık iki aşamalı birikimi talebi kaynak Pb 2+ benzer iyonik yarıçapına sahiptir, üç farklı, tek değerlikli katyonlar (örneğin, Na +, Cu +, Ag +), dahil . Bunun bir sonucu olarak, CH3 NH3 PBI 3 yapısal ve optoelektronik özelliklerinde belirgin bir gelişme imal edilmiş güneş pilleri için daha yüksek PCE&#39;lerde yol açan bu katkı maddeleri varlığında meydana geldi. Bu nedenle, bizim iş hidaha perovskit ince filmlerin elektronik kalitesini artırmak amacıyla perovskit güneş hücreleri (örneğin, düzlemsel mimarisi) tüm diğer düzenekler de kullanılabilir, bir emici katman olarak CH3 NH3 PBI 3 doping için kolay bir yol ghlights. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/260187: Bu kağıdı temel veri mevcuttur.

Şu anda, dünyanın enerji ihtiyacının (yani,% 85) baskın kısmı küresel ısınmaya kolaylaştırır ve çevremize 1 zararlı etkileri vardır petrol, kömür ve doğal gaz yanması, tarafından besleniyor. Bu nedenle, enerji CO2 Tarafsızım kaynağa geliştirilmesi büyük ilgi konusudur. Fotovoltaik (PV) bu gereksinimi karşılamak için ideal bir enerji dönüşüm sürecidir. Ancak, maliyet ve verimlilik, PV teknolojisinin geniş benimsenmesine başlıca engeller olarak, geliştirilmesi gerekmektedir. Böyle Perovskite güneş pilleri (PSC) gibi yeni malzemeler, dayalı PV teknolojileri Yükselen, daha düşük maliyetle ve daha fazla verimlilik kombinasyonu var. Bu, silikon tabanlı meslektaşları 2, 3 göre ucuz ve kolay hazır yanı sıra ile hızlı malzeme ve düşük enerjili işleme yollarının kullanılması ile elde edilir4. 22&#39;den fazla% 3.8 den% güç dönüşüm verimliliği (PCE) &#39;de olağanüstü bir gelişme, PV mimarisi 5, 6, 7, 8 yılında ilk ortaya çıktığı tarihten itibaren hibrid organik-inorganik kurşun halide perovskitin için rapor edilmiştir. Böyle bir üstün performans son derece keskin bant kenarı ile güçlü ışık emilimi kaynaklanan, çok düşük enerjik bozukluk, kolayca büyük difüzyon uzunlukları ile serbest taşıyıcılar içine ayırmak zayıf bağlı eksitonlar ve melez organik-inorganik foton geri dönüşüm özelliği 9, 10, 11, 12 perovskit talebi halid. Bu malzemeler ABX 3 kristalleri oluşturmak üzere organik halid ve metal halide tuzları kristalize olan Perovskite aile içinde kategorize edilir </sub&gt; X, bir anyondur yapısı ve A ve B, farklı boyutlarda katyonları (bir B daha büyük olmak üzere) vardır. Bir site için bildirilen katyonlar metilamonyum (MA), formamidinium (FA) ve sezyum (Cs) arasında; Bu katyonlar bir kombinasyonu 14, yüksek performans 13 göstermektedir. Bundan başka, B sitesinde iki değerlikli katyon ana aday kalay ile ikame edilmiş olabilir kurşun, olduğu; bandaralıklı başarıyla-kırmızı kaymıştır 15 Perovskite karışık bir kurşun-kalay içinde 1000&#39;den fazla nm olabilir. Iyodür (I) &#39;in bromid (Br) oluşan bir karışım asil 16, 17 olarak tanıtılmıştır burada Benzer şekilde, X-Alanı işgalcilere yaygın olarak incelenmiştir. Nedenle, kimyasal kompozisyonu değiştirerek perovskitteki yapısal, morfolojik ve optoelektronik özellikleri işlemek için son derece makuldür. Rağmen bu gelişmiş crystalline kalitesi ve perovskit filmin makroskopik tekdüzelik verimli cihazlar 18 ulaşmak için kilit parametreler, polikristal etki, kökeni ve perovskit emiciler elektronik kusurların rolü ve şarj toplama katmanları rolü üzerine arasındaki sınırların etkisi Perovskite güneş pillerinde kayıp işlemleri henüz tam olarak anlaşılmış değildir. Perovskite yapıda elektronik kusurları doğası ile ilgili olarak, ya da iletim ve değerlik bantlarında devletlerin sürekliliği içinde çok yakın olan devletler, neden böyle ben veya Pb boş olarak kusurları, birçok rapor edildiği fotovoltaik cihazların 19 üzerinde olumsuz bir elektronik etkiye sahip olabilir. Buna ek olarak, kurşun katyonları ve perovskit düzlemde iyodid anyon arasında güçlü bir kovalent bağ etkileşimi iç kusurlar varlığına yol (örneğin, Pb dimerler ve trimerler I koordine altında), creat hangicihazın 20 çalışması sırasında şarj rekombinasyon merkezleri olarak hareket bant kenarı içinde e siteleri. Burada, katkılama CH3 etkisini araştırmak NH3 PBI, Na +, Cu +, Ag +, Pb 2+ daha düşük valanslı metal iyonları da dahil olmak üzere tek-değerli katyon halojenürler 3 perovskit. Bu nedenle, ön-madde perovskit çözeltisi içine halide bazlı tuzlarının bir rasyonel bir miktarda (örneğin, Nal, CuBr, Cul ve AGI) ilave edilerek, bu katyonları içerirler. Kristal muhtemel olan bu katyonlar Pb 2+ benzer iyonik yarıçapları, bu yüzden yer değiştirilmesi doping var. Biz, bu katyonların mevcudiyeti güçlü morfolojisi ve perovskit tabakasının kapsama hem etki göstermiştir. Buna ek olarak, bu katyonlar (örneğin, Na +, Ag +) varlığı X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve significan ile teyit edilmiştirperovskitin Fermi düzeyindeki t değişikliği Kelvin prob kuvvet mikroskobu (KPFM) ile ölçüldü. sırayla yatırılır Perovskite güneş pilleri içine bu katyonlar birleşmeyle, biz (% 15.6% 14 karşılaştırmak) PSC fotovoltaik verimliliğinde bir iyileşme sağlanmıştır. Nedenle, yük taşıma en üst düzeye çıkarmak ve en yüksek PV performansa ulaşmak için yüzey tuzakları pasifleştiren güneş enerjisi hücresi mimarisinde soğurucu katman (örneğin, perovskit) yapısal ve optoelektronik özellikleri artırmak için esastır.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Fluorine doped Tin Oxide (FTO)-coated glass</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">735264-1EA</td>
			<td style="width:167px;">Resistivity&#8776;13 &#937;/sq</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Zinc powder</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">96454</td>
			<td>Molecular Weight 65.39&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hydrochloric acid&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">84415</td>
			<td>&#8805;37 wt. %</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Hellmanex detergent&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>Z805939-1EA</td>
			<td>pkg of 1 L&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate)&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">325252</td>
			<td>75&#160;wt. % in isopropanol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Titania Paste</td>
			<td style="width:71px;">DYESOL</td>
			<td style="width:119px;">MS002300</td>
			<td>30 NR-D Transparent Titania Paste</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lead (II) iodide</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">211168</td>
			<td>99 wt. %</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">N,N-Dimethylformamide&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">437573</td>
			<td>ACS reagent, &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Methylammonium iodide</td>
			<td style="width:71px;">DYESOL</td>
			<td style="width:119px;">MS101000</td>
			<td>Powder&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SpiroMeOTAD</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">792071</td>
			<td>99% (HPLC)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">544094</td>
			<td>99.95% trace metals basis&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">4-tert-Butylpyridine</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">142379</td>
			<td>Purity: 96%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Chlorobenzene&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">284513</td>
			<td>anhydrous, 99.8%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2-Propanol&#160; (IPA)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">278475</td>
			<td>anhydrous, 99.5%&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td align="right" style="width:119px;">2860</td>
			<td>&#160;absolute alcohol, without additive, &#8805;99.8%&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

monovalent cation doping of ch3nh3pbi3 for efficient perovskite solar cells

Burada, optik, Eksitonik ayarlamak için ve elektriksel özellikler CH3 NH3 PBI 3 perovskit olarak tek değerli bir katyondur katkıların ilave göstermektedir. Doping olasılığı Cu +, Na +, Ag + gibi Pb 2+ benzer iyonik yarıçapları, tek değerli bir katyondur halojenürler eklenerek araştırılmıştır. Fermi düzeyindeki bir değişim ve izotop düşük enerjik bozukluğu ile birlikte alt bandaralıklı optik soğurma dikkate değer bir azalma, elde edilmiştir. Toplu delik hareketlilik ve katkı esaslı Perovskite cihaz içinde nakil aktivasyon enerjisinin önemli bir azalma bir emir-of-büyüklük geliştirme elde edildi. Bu katyonların mevcudiyetinde bahsedilen geliştirilmiş özelliklere izdiham perovskit güneş hücresinin fotovoltaik parametreleri bir donanım yol açmıştır. AGI açık devre gerilimi 70 mV artış ve 2 mA / cm 2 impNaI- ve CuBr bazlı güneş hücreleri için fotoakım yoğunluğunda yönelik iyileştirme bozulmamış cihaza göre elde edilmiştir. Çalışmalarımız CH 3 NH 3 PBI 3 perovskitin ve sonraki cihazların optoelektronik kalitesinde daha iyileştirmeler için önünü açıyor. Bu kristalleşme içinde takviye kirliliklerin rolü üzerine araştırmalar için yeni bir yol vurgular ve Perovskite yapılarda elektronik kusur yoğunluğunu kontrol eder.

Saha emisyon taramalı elektron mikroskobu (FESEM) fabrikasyon Perovskite güneş hücreleri hem kesitsel görüntüler kaydetmek için (Şekil 1) ve yatırılan PBI 2 ve CH 3 NH 3 PBI 3 filmlerin üstten görünüm görüntülerini (Şekil 2) kullanıldı. X-ışını difraksiyonu (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) perovskit filmlerin yapısal özelliklerini karakterize etmek için kullanıldı (Şekil 3 ve 4). Fototermal saptırma Spektroskopisi (PDS) Kelvin prob kuvvet mikroskopisi (KPFM) (Şekil 5 ve 6), sırasıyla perovskit filmler, optik ve elektriksel özelliklere araştırmak için kullanıldı. Ayrıca, uzay yükü sınırlı akım (KHAK) dayalı sıcaklığa bağlı toplu taşıma ölçümleri Perovskite cihazlar (Şekil 7) üzerinde gerçekleştirildi. Son olarak, standart photovoltaimal cihazların IC ölçümü (Şekil 8 ve Tablo 1) gerçekleştirilmiştir. Üst görünümü dayalı PBI 2 ve CH 3 NH 3 PBI 3 Şekil 2&#39;de gösterilen gözenekli TiO2 tabakasının (mp-TiO2) biriken, perovskitin morfolojisi üzerine katkı etkisi nerede resimli edildi SEM görüntüleri PBI 2 büyük dalı şeklinde kristaller Nal tabanlı örnek elde edilmiştir. Bu izotop daha büyük asimetrik kristallerinin oluşumuna yol açtı. Ayrıca, CuI- ve ağı tabanlı örnekleri için tek tip ve deliksiz perovskit kapatma tabakası elde (Şekil 2c ve 2e). CH 3 NH 3 PBI 3 ve PBI 2 dönüşüm CH 3 içine NH 3 PBI kristal yapısına tek değerli katyon halide katkı etkisini araştırmak3, X-ışını difraksiyonu (Şekil 3) yapıldı. Nihai perovskit kristal yapısı, tüm örnekler için aynı kalan, ancak, 2θ kırılma tepe = 12.6, dönüşmemiş PBI 2&#39;ye karşılık gelen, Nal ve CuBr katkı mevcudiyetinde ortadan kaldırıldı belirgindir. Şekil 4&#39;te gösterildiği gibi, CH3 olan bu tek değerli katyonların varlığını doğrulamak için NH3 PBI 3 perovskit filmler biz XPS analizi gerçekleştirilmiştir. Cu konsantrasyonu tahmin edilemeyen ise XPS verileri temelinde, muhtemelen iyodid (I 3P1 / 2) ve bakır yakınlığı (Cu 2P1 için, perovskit filmleri içinde Na Ag iyonlarının varlığını gösterdi / 2) zirveleri. Perovskit absorpsiyon spektrumu tek değerli bir katyondur katkı etkisi PDS ile ölçülmüştür Şekil 5a&#39;da, &#39;de gösterilmiştir.Katkı maddesi temelli CH3 NH3 PBI 3 saf numune ile karşılaştırıldığında alt-bant boşluklu bir emme olduğu açıktır. Bundan başka, bir emme kuyruk bakır halit (Şekil 5B) içsel emme kökenli Cu-bazlı örnekleri gözlenmiştir. Emilim kuyruk son Perovskite filmlerde Cu katyonların varlığını teyit rağmen, bunun PDS arasında karşılaştırma dayanarak, açıktır Cul-tabanlı onların birleşme tam olmadığını, PBI 2 ve CH 3 NH 3 PBI 3. Buna ek olarak, malzemenin enerji bozukluğun derecesi bir ölçüsüdür Urbach enerjisi (AB), bozulmamış NaI-, CuBr-, CuI- ve AGI tabanlı izotop için tahmini ve değerler 15.6 olan edildi, 11.8, 12.8, 13.5 ve 15.2 meV, sırasıyla (Şekil 5a ve ek). elektrikli ilgili yukarıda belirtilen ilave maddelerin etkisini araştırmak içinCH 3 NH 3 PBI 3 onic yapısı, biz çizgi profillerinin temas potansiyeli farkı (CPD) ölçüldü KPFM, gerçekleştirdi. Bu, Şekil 6&#39;da gösterilen perovskitin yüzeyi iş fonksiyonu (Φ) karşılık gelir. CPD (yani, 0,1 V) &#39;de net bir kayma bozulmamış bir Perovskite Fermi seviyesi valans doğru kaydığını göstermektedir karşılaştırıldığında Perovskite katkı tabanlı. Perovskitin Fermi seviyesi bu değişiklik yer değiştirilmesi P-doping birine atfedilebilir (örneğin, tek değerli katyonların X + ile 2 + Pb yerine) perovskit kristalin yüzeylerinde veya yüzey pasivasyon. PBI 3 ücretleri yoğunluğuna ve CH 3 NH 3 kendi taşıma özelliklerine doping etkisini araştırmak için, biz sıcaklığa bağlı toplu taşıma ölçümleri gerçekleştirildi (Şekil 7a </strong&gt;). Daha sonra tam elektron ve delik sadece saf ve katkı esaslı Perovskite cihazların uzay şarj sınırlı akım (KHAK) dayalı (μ SCL) dökme yük gemisi hareketliliği tahmin. Iletkenlik ve hem elektron ve delik hareketlilik dikkate değer bir artış özellikle bozulmamış perovskitin (Tablo 1) ile karşılaştırıldığında Nal ve CuBr örnekleri için, elde edildi. Ücret hareketlilik ve iletkenlik iyileşme kısa devre akımı (J sc) &#39;de donanımıyla tutarlı ve Şekil 7b gösterilen fabrikasyon güneş pilleri faktörü (FF) doldurmak dikkat çekicidir. Ayrıca, elektron ve net bir azalma katkı esaslı perovskitin için elde edildi sıcaklığa bağlı toplu taşıma ölçümleri kullanılarak delik hem yük taşınması (E A) aktivasyon enerjisini tahmin. Bu gelişme için doping ve doldurma th taşıyıcıların yüksek yoğunluk atfedilirulaşım engeli önemli bir düşüş ile sonuçlanır e taşıma tuzaklar. Biz yukarıda belirtilen tek değerli bir katyondur halojenürler karşılık gelen JV eğrileri ve Şekil 8a ve Tablo 1 &#39;de özetlenmiştir fotovoltaik parametrelere dayalı perovskit güneş hücreleri ile imal edilmiştir. Açık devre geriliminde önemli bir gelişme, CuI- (0.99 V) ve AgI- (1.02 V) için ideal bir yüzey kaplama güneş hücreleri göre (Şekil 2c ve 2e) her ikisi için de elde edilmiştir. Ayrıca, CuBr- ve Nal-tabanlı güneş pilleri için kısa devre akımı (≈2 mA cm -2) kayda değer bir artış elde edilmiştir, CH 3 NH 3 PBI 3 içine PBI 2 tam dönüşümü atfedilen edilebilir. Bu iyileştirme, Şekil 8B&#39;de gösterilen bir olay foton-akım dönüşüm verimi (IPCE) spektrumları ile doğrulandı. Son olarak, Higher güç dönüşüm verimliliği (PCE)% 15,2,% 15,6 ve% 15,3 seviyeleri NaI-, CuBr- için elde edildi ve Cul-tabanlı cihazlar sırasıyla, bozulmamış perovskit güneş pili için% 14,0 değerine karşılaştırın. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig1.jpg" /> Şekil 1: Mezoskopik Perovskite güneş pili mimarisi. Aşağıdaki yapıya sahip komple bir cihaz SEM kesit mikrografı: FTO / kompakt TiO2 / gözenekli-TiO2 / CH 3 NH 3 PBI 3 / Spiro-OMeTAD / Au. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55307/55307fig2.jpg" /> Şekil 2: kurşun iyodür ve Perovskite yapıların morfolojik analizi. PBI 2 (sol taraf) ve CH 3 NH 3 PBI 3 üst görünüm SEM görüntüleri (sağ taraf) yapıları: (a) bozulmamış, ( <st<html> Rong&gt; b) CuBr-, (c) CuI-, (d) NaI- ve gözenekli TiO2 tevdi (e) ağı tabanlı perovskit örnekleri FTO -kaplı. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz edilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55307/55307fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/55307/55307fig3.jpg" /> Şekil 3: perovskit KRİSTAL tek değerli bir katyondur halojenür katkı etkisi. Saf ve katkı bazlı CH3 X-ışını difraksiyon spektrumu, NH3 PBI 3 bu FTO kaplı cam üzerinde biriken gözenekli TiO2 film üzerinde yetiştirilir perovskit. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz edilmiştir.t = &quot;_ blank&quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/55307/55307fig4.jpg" /> Şekil 4: CH 3 NH 3 PBI 3 Perovskite yapısı tek değerlikli katyonların İz. bozulmamış, CuBr-, CuI-, NaI- ve AGI merkezli Perovskite filmlerin XPS analizi. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz edilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55307/55307fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/55307/55307fig5.jpg" /> Şekil 5: Perovskite filmlerin optik özellikleri. (A) bozulmamış ve katkı esaslı kurşun kaynaklardan elde edilen Perovskite filmlerin absorpsiyon spektrumları PDS tekniği kullanılarak ölçülen.içerlek tüm numuneler için karşılık gelen Urbach enerjileri gösterir. hata çubuğu Urbach kuyruk uydurma SD ile tanımlanır. (B) saf ve CuBr bazlı kurşun iyodür ve perovskit filmler, hem de CuBr PDS absorpsiyon spektrumlarının karşılaştırması ms-TiO 2 ve CuBr okunur filmler üzerine bırakılır. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz edilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55307/55307fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/55307/55307fig6.jpg" /> Şekil 6: perovskit filmlerin yüzey potansiyeli tek değerli bir katyondur katkı etkisi. KPFM kullanarak bozulmamış ve katkı esaslı Perovskite filmlerden kaydedilen GBM satır profilleri. AFM topografya görüntü üstünde gösterilir. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz olmuştur<html> . <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55307/55307fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/55307/55307fig7.jpg" /> Şekil 7: Perovskite filmlerin şarj taşıma özellikleri. (A) delik-sadece cihazlar (İTO / PEDOT: PSS / Perovskit / Au) JV özellikleri KHAK delik hareketliliğini tahmin etmek için kullanılan,. akım yoğunluğu (J) perovskit tabakaların kalınlığı ölçekli unutmayın. (B) J sc eğilimler, bozulmamış ve katkı esaslı perovskitin için h ve μ e u. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz edilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55307/55307fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> t &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/55307/55307fig8.jpg" /> Şekil 8: Fotovoltaik performans özellikleri. (A) 100 mW / cm2&#39;lik bir aydınlatma altında cihazların akım-gerilim özellikleri, kurşun kaynağı çözeltisine ilave tek değerli bir katyondur halojenürler farklı kullanılarak elde edilmiştir. Bozulmamış CuBr-, CuI-, NaI- ve AGI tabanlı perovskit güneş hücreleri için monokromatik ışığın dalga boyunun bir fonksiyonu olarak, (b) Olay foton-akım verimi (IPCE) spektrumlarını göstermektedir. Bu rakam 18 referans çoğaltılamaz edilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55307/55307fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Numune Türü </td><td>J SC </td><td> V OC </td><td> FF </td><td> PCE </td><td> μ e </td><td> μ h </td><td> E A E </td><td> E A h </td></tr><tr><td></td><td> (mA cm-2) </td><td> (V) </td><td></td><td> (%) </td><td> (cm2 / Vs) </td><td> (cm2 / Vs) </td><td> (meV) </td><td> (meV) </td></tr><tr><td> bozulmamış </td><td> 21.03 </td><td> 0.95 </td><td> 0.70 </td><td> 14.01 </td><td> 0.02 </td><td> 0.008 </td><td> 135 </td><td> 198 </td></tr><tr><td> CuBr </td><td> 22.92 </td><td> 0.95 </td><td> 0.72 </td><td> 15.61 </td><td> 0.05 </td><td&gt; 0.04 </td><td> 88 </td><td> 132 </td></tr><tr><td> Cul </td><td> 21,81 </td><td> 0.99 </td><td> 0.71 </td><td> 15.25 </td><td> 0.02 </td><td> 0.036 </td><td> 94 </td><td> 157 </td></tr><tr><td> Nal </td><td> 22.97 </td><td> 0.9 </td><td> 0.73 </td><td> 15.14 </td><td> 0.04 </td><td> 0.07 </td><td> 77 </td><td> 137 </td></tr><tr><td> AGI </td><td> 19.24 </td><td> 1.02 </td><td> 0.72 </td><td> 14.18 </td><td> 0.005 </td><td> 0.006 </td><td> 105 </td><td> 177 </td></tr></tbody></table> Tablo 1: PSC Fotovoltaik ve şarj taşıma parametreleri. En iyi performans gösteren ve bozulmamış ve katkı esaslı Perovskite güneş hücreleri için aktivasyon enerjisi ile birlikte JV ölçümler ve şarj hareketlilik elde edilen fotovoltaik parametrelerinin Özeti f edildiİki adımlı biriktirme yöntemi kullanılarak abricated. Fotovoltaik parametrelerin istatistik iyi performans gösteren cihazlar aynı trendi takip dikkat çekicidir. Bu tablo referans 18 çoğaltılamaz edilmiştir.

Watch this Scientific Journal Video about Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells at JoVE.com

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Burada, yüksek verimli perovskit güneş hücreleri elde etmek için tek değerli bir katyondur katkı maddelerinin dahil edilmesi yoluyla çözelti işleme CH3 NH3 PBI 3 özelliklerini ayarlamak için bir protokol mevcut.

CH tek değerlikli katyon doping<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli Perovskit Güneş Pilleri için

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

monovalent-cation-doping-ch3nh3pbi3-for-efficient-perovskite-solar

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

16.5K Görüntüleme.  University of Cambridge.  Burada, yüksek verimli perovskit güneş hücreleri elde etmek için tek değerli bir katyondur katkı maddelerinin dahil edilmesi yoluyla çözelti işleme CH3 NH3 PBI 3 özelliklerini ayarlamak için bir protokol mevcut. 

Video: Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

Plasmonic geliştirilmiş Işık-tutucu ile Polycrystalline Silikon İnce-film Solar hücreler

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Mühendislik

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Organofosfor Bileşikleri Kullanma Silikon Yüzeyler ve Nanotellerin monolayer İletişim Doping

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two solution-processed polymeric cells connected in parallel by a transparent carbon nanotubes (CNT) interlayer. This structure includes improvements in fabrication techniques for tandem OPV devices. First the need for ambient-processed cathodes is considered. The CNT anode in the tandem device is tuned via ionic gating to become a common cathode. Ionic gating employs electric double layer charging to lower the work function of the CNT electrode. Secondly, the difficulty of sequentially stacking tandem layers by solution-processing is addressed. The devices are fabricated via solution and dry-lamination in ambient conditions with parallel processing steps. The method of fabricating the individual polymeric cells, the steps needed to laminate them together with a common CNT cathode, and then provide some representative results are described. These results demonstrate ionic gating of the CNT electrode to create a common cathode and addition of current and efficiency as a result of the lamination procedure.

A method of fabricating, in ambient conditions, organic photovoltaic tandem devices in a parallel configuration is presented. These devices feature an air-processed, semi-transparent, carbon nanotube common cathode.

Tandem Organik Güneş Pilleri bir iyonik Geçitli Karbon Nanotüp Ortak Katot Üretimi için ortam Yöntemi

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less environmentally damaging with lower processing temperatures presenting a viable and low cost alternative to conventional production. This paper further enhances these environmental credentials by evaluating the digital printing and therefore additive production route for these cells. This is achieved here by investigating the formation and performance of a metal oxide photoelectrode using nanoparticle sized titanium dioxide. An ink-jettable material was formulated, characterized and printed with a piezoelectric inkjet head to produce a 2.6 &#181;m thick layer. The resultant printed layer was fabricated into a functioning cell with an active area of 0.25 cm2 and a power conversion efficiency of 3.5%. The binder-free formulation resulted in a reduced processing temperature of 250 &#176;C, compatible with flexible polyamide substrates which are stable up to temperatures of 350 &#730;C. The authors are continuing to develop this process route by investigating inkjet printing of other layers within dye sensitized solar cells.

This paper investigates the suitability of inkjet printing for the manufacturing of dye-sensitized solar cells. A binder-free TiO2 nanoparticle ink was formulated and printed onto a FTO glass substrate. The printed layer was fabricated into a cell with an active area of 0.25 cm2 and an efficiency of 3.5%.

Boya duyarlı güneş pilleri için Titanyum Dioksit Dijital Baskı

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of electrospun titanium dioxide nanofibers (TiO2-NFs) on top of a blocking layer made of commercially available titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs). This is achieved by first electrospinning a solution of titanium (IV) butoxide, polyvinylpyrrolidone (PVP), and glacial acetic acid in ethanol to obtain composite PVP/TiO2 nanofibers. These are then calcined at 500 &#176;C to remove the PVP and to obtain pure anatase-phase titania nanofibers. This material is characterized using scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD). The photoanode is prepared by first creating a blocking layer through the deposition of a TiO2-NPs/terpineol slurry on a fluorine-doped tin oxide (FTO) glass slide using doctor blading techniques. A subsequent thermal treatment is performed at 500 &#176;C. Then, the light-scattering layer is formed by depositing a TiO2-NFs/terpineol slurry on the same slide, using the same technique, and calcinating again at 500 &#176;C. The performance of the photoanode is tested by fabricating a dye-sensitized solar cell and measuring its efficiency through J-V curves under a range of incident light densities, from 0.25-1 Sun.

The overall goal of this project was to use electrospinning to fabricate a photoanode with improved performance for dye-sensitized solar cells.

Boya Duyarlılaştırılmış Güneş Pilleri için Fotokatalitik Elektrotların Elektrospinning

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

İyi hizalanmış dikey odaklı ZnO Nanorod diziler ve kendi uygulama içinde ters küçük molekül güneş hücreleri

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...