研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將其應(yīng)用在了太陽(yáng)能電池模組的制備中,個(gè)坑在27.83cm2的孔徑面積上實(shí)現(xiàn)了高達(dá)21.4%的孔徑效率,并經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證。圖3:掉進(jìn)鈣鈦礦光伏器件及模組性能該項(xiàng)研究通過捕捉鈣鈦礦的快速結(jié)晶過程,掉進(jìn)揭示了取向成核機(jī)制在實(shí)現(xiàn)FAPbI3晶相調(diào)控中的關(guān)鍵作用,為開發(fā)針對(duì)性的鈣鈦礦薄膜質(zhì)量提升策略及其規(guī)?;练e方案提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)探索。而添加PAD后觀察到一個(gè)以90°方位角為中心的尖銳峰,去兩其半峰寬保持在約8°左右,這揭示了沿著(100)晶面的取向成核機(jī)制。

同一個(gè)坑,能掉進(jìn)去兩次

圖1:個(gè)坑甲脒基鈣鈦礦室溫下的相變驅(qū)動(dòng)力在鈣鈦礦薄膜過程中,預(yù)沉積PbI2和有機(jī)鹵化物前體,總是會(huì)在室溫下觀察到非光活性的中間相。在有機(jī)陽(yáng)離子的前體中加入戊脒(PAD)后,掉進(jìn)非光學(xué)活性相被消除。

同一個(gè)坑,能掉進(jìn)去兩次

去兩由此形成的鈣鈦礦薄膜表現(xiàn)出更高的結(jié)晶度和電導(dǎo)率。

該機(jī)制進(jìn)一步通過改變與有機(jī)脒陽(yáng)離子連接的烷基鏈的長(zhǎng)度,個(gè)坑從而調(diào)節(jié)對(duì)晶面能的影響來進(jìn)一步闡明。室溫下沉積的鈣鈦礦薄膜的XRD圖樣顯示了與黑相(100)面相應(yīng)的衍射峰,掉進(jìn)同時(shí)伴隨著2H和6H相的衍射峰。

研究團(tuán)隊(duì)采用傅里葉變換紅外光譜、去兩XRD、結(jié)合密度泛函理論計(jì)算,研究了PAD與Pb-I框架的相互作用,并發(fā)現(xiàn)了黑相FAPbI3(100)晶面能的顯著降低。特別是在不同的鈣鈦礦沉積場(chǎng)景下,個(gè)坑如一步法和兩步法沉積方案、個(gè)坑小面積和大面積器件等,由于對(duì)其共性關(guān)鍵機(jī)制理解的缺乏,在某一場(chǎng)景下適用的相調(diào)控策略經(jīng)常不能適用于其他場(chǎng)景。

西湖大學(xué)王睿課題組和浙江大學(xué)薛晶晶課題組聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生石鵬舉為該論文的第一作者,掉進(jìn)丁勇、掉進(jìn)丁斌、邢奇宇為共同第一作者,浙江大學(xué)硅及先進(jìn)半導(dǎo)體材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、西湖大學(xué)工學(xué)院及西湖大學(xué)未來產(chǎn)業(yè)研究中心、加州大學(xué)洛杉磯分校、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院為本文的共同通訊單位,浙大團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)帶頭人楊德仁院士對(duì)此工作給予了重要指導(dǎo)和支持。為了厘清鈣鈦礦快速相轉(zhuǎn)變過程中的關(guān)鍵微觀機(jī)制,去兩研究者通過一種原位多通道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段,去兩發(fā)現(xiàn)了黑相FAPbI3形成過程中的一種普適性的取向成核機(jī)制,該種機(jī)制抑制了非光學(xué)活性的晶相形成,使得在室溫下就能形成純凈的黑相FAPbI3,該種取向成核機(jī)制在多種場(chǎng)景下的鈣鈦礦沉積中均適用。

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