Il triioduro di piombo di cesio inorganico stabile chimicamente e termicamente (CsPbI3 ) la perovskite ha mostrato un grande potenziale per le applicazioni fotovoltaiche. DMAPbI3 (dimetilammonio [DMA]) o "HPbI3 "la cristallizzazione assistita è efficace per la preparazione di CsPbI3 in fase β o γ di alta qualità film, ma sfortunatamente causa DMAPbI3 residui e il degrado delle prestazioni e della stabilità del fotovoltaico.
In un recente studio pubblicato su Joule , il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Hu Jinsong dell'Istituto di Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze (ICCAS) ha sviluppato una strategia universale di estrazione DMA facilitata da legami idrogeno per fabbricare CsPbI inorganico efficiente e stabile3 celle solari.
I ricercatori hanno introdotto l'acido poliacrilico (PAA) nel CsPbI3 inorganico precursori costituiti da CsI, PbI2 e DMAI. Durante la formazione di CsPbI3 il PAA potrebbe formare legami idrogeno con DMA, che accelera la decomposizione di DMAPbI3 ed estrazione del DMA. Il campione aggiunto con PAA ha mostrato una trasformazione di fase relativamente più rapida e ha raggiunto il CsPbI3 di alta qualità pellicola senza residui di DMA. Indagini sperimentali e teoriche sistematiche hanno rivelato che il legame idrogeno ha facilitato l'estrazione del DMA abbassando la sua barriera energetica in fuga.
La strategia è applicabile anche ad altri additivi che possono formare legami idrogeno con DMA come il poliacrilonitrile (PAN) o la poli(4-vinilpiridina) (PVP).
Combinandosi con strati di trasporto di lacune stabili di poli(3-esiltiofene) (P3HT), il CsPbI3 Le celle solari alla perovskite (PSC) con trattamento PAA hanno raggiunto un'efficienza di conversione di potenza (PCE) del 20,25%, l'efficienza più alta riportata su CsPbI3 PSC con uno strato di trasporto dei fori P3HT privo di droganti (HTL). I dispositivi hanno dimostrato un'umidità e una stabilità operativa superiori in termini di mantenimento del 94% del PCE iniziale dopo l'invecchiamento in condizioni di bassa umidità relativa (RH) (<15%) per 10.224 ore e oltre il 93% del PCE dopo illuminazione continua per 570 ore.
Questa strategia ha consentito la cristallizzazione rispettosa dell'ambiente di CsPbI3 , ha così esteso in modo significativo la finestra di umidità di fabbricazione (fino all'80% di umidità relativa) e di temperatura, aprendo opportunità per la costruzione di moduli PSC completamente inorganici.
Ulteriori informazioni: Ming-Hua Li et al, Estrazione di dimetilammonio facilitata da legami idrogeno per celle solari CsPbI3 stabili ed efficienti con elaborazione rispettosa dell'ambiente, Joule (2023). DOI:10.1016/j.joule.2023.09.009
Informazioni sul giornale: Joule
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
