Le celle solari a perovskite quasi bidimensionali (PSC 2D) hanno ricevuto molta attenzione di recente grazie alle loro proprietà optoelettroniche uniche e all'eccellente stabilità del dispositivo. Tra la perovskite 2D, la perovskite 2D Dion-Jacobson (DJ) ha una distanza interstrato più stretta e non si basa sull'interazione di van der Waals tra cationi distanziatori adiacenti, che può indebolire l'effetto di confinamento dielettrico pur mantenendo la sua stabilità strutturale. Pertanto, l'interesse di ricerca dei PSC DJ 2D è in aumento.

Tuttavia, a causa dell'elevata energia di formazione della perovskite 2D DJ, di solito è necessaria ulteriore assistenza durante il processo di cristallizzazione per realizzare l'orientamento del cristallo fuori piano (OOP) e fasi distribuite ordinate, che è essenziale per promuovere il trasferimento del vettore e sopprimere non- ricombinazione radiativa.

Di recente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zhou Huiqiong del National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato una strategia a solvente misto per studiare l'effetto del solvente sulla formazione del film e le prestazioni del dispositivo di PSC DJ 2D. Lo studio è stato pubblicato online in Nano Letters .

I ricercatori hanno sviluppato una strategia di solventi misti per regolare direttamente il processo di cristallizzazione della perovskite 2D DJ introducendo acetato di metilammina (MAAc) nel precursore con N,N-dimetilformammide (DMF) e dimetilsolfossido (DMSO). Attraverso la fotoluminescenza in situ (PL) e gli spettri di assorbimento UV-vis in situ, è stato riscontrato che il processo di nucleazione della perovskite è ritardato durante la formazione del film, che può inibire la nucleazione omogenea in eccesso nel precursore e facilitare la crescita continua dei cristalli. A causa delle diverse velocità di nucleazione delle diverse fasi di valore n, i film preparati dalla strategia del solvente ternario realizzano la distribuzione della fase del gradiente, che è vantaggiosa per il trasferimento del vettore tra le fasi.

Beneficiando dell'orientamento del cristallo OOP migliorato e della distribuzione della fase del gradiente, gli stati delle trappole nelle PSC 2D DJ a base di 1,5-pentandiammonio (PeDA) sono notevolmente ridotti (da 0,276–0,510 eV a 0,133–0,367 eV) e l'energia di ricombinazione non radiativa la perdita viene soppressa (da 0,151 eV a 0,126 eV). Come vantaggio, una tensione a circuito aperto più alta riportata (V_OC =1,25 V) in PSC DJ 2D è stato realizzato. Il dispositivo ha anche mostrato una grande tolleranza al calore, che mantiene l'80% della sua efficienza iniziale dopo essere stato mantenuto a 85 °C dopo 3000 h.

L'osservazione in situ del processo di cristallizzazione consente alle persone di comprendere a fondo il meccanismo di regolazione della cristallizzazione tramite l'effetto solvente. Questa strategia a solvente misto può essere utile per il lavoro incentrato sulle celle solari a perovskite. + Esplora ulteriormente

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