Aditivi complementari pentru straturi perovskite uniforme, depuse prin slot-die
O echipă de cercetători a dezvoltat o strategie de aditivi complementari care permite depunerea uniformă, la scară mare, prin slot-die, a filmelor perovskite fără metilamoniu (MA-free). Rezultatele au fost publicate în revista Advanced Materials.
Acoperirea prin slot-die este considerată o rută promițătoare pentru producția industrială a celulelor solare perovskite, datorită utilizării eficiente a materialului și compatibilității cu procesarea continuă roll-to-roll. Sistemul FAₓCs₁₋ₓPbI₃ fără metilamoniu asigură o funcționare stabilă a dispozitivului prin eliminarea metilamoniului volatil, dar cristalizarea sa intrinsecă mai lentă și tendința mai puternică de segregare a fazelor complică controlul filmului umed și cristalizarea uniformă în timpul acoperirii în aer ambiant și pot afecta stabilitatea fazei filmului.
Pentru a aborda aceste provocări, echipa a conceput o strategie de aditivi complementari folosind tiocianat de formamidinium (FASCN) și tiocianat de rubidium (RbSCN). Cei doi aditivi au roluri complementare: FASCN favorizează nucleația indusă de tratamentul cu flash în vid și creșterea ulterioară a cristalelor, în timp ce RbSCN contribuie la stabilizarea fazei fotoactive a perovskitei.
Mai precis, ionii Rb⁺ ocupă poziția A a rețelei perovskite, relaxând tensiunea rețelei și reducând energia de activare pentru formarea fazei fotoactive α-FAPbI₃, suprimând astfel formarea fazei nefotoactive δ-FAPbI₃. Prin aceste efecte complementare, echipa a extins fereastra de procesare pentru cristalizarea uniformă a perovskitei la peste 100 de secunde.
Filmele rezultate prezintă o microstructură densă, granule mari, un gradient compozițional vertical uniform și tensiuni reziduale reduse. Celulele solare perovskite de mică suprafață au atins o eficiență de conversie a puterii (PCE) de 26,16%. Un modul de suprafață mare, cu o arie activă de 54,80 cm², a atins o PCE de 22,70%, substanțial mai mare decât cea a modulului de control, de 15,8%.
Strategia a îmbunătățit și stabilitatea operațională. Dispozitivele neincapsulate au păstrat 97,76% din eficiența inițială după 1.300 de ore de urmărire continuă a punctului de putere maximă, sub iluminare AM 1.5G la 65°C; prin comparație, dispozitivele de control au păstrat doar 65,86% în aceleași condiții.
Detalii ale studiului
Studiul, intitulat „Processing Window Expansion Enables Uniform Crystallization in Scalable Ambient-Fabricated Perovskite Photovoltaics”, a fost realizat de Lianjie Duan și colaboratori și publicat în Advanced Materials (2026), cu DOI 10.1002/adma.75520. Cercetarea a fost condusă de o echipă condusă de profesorul Yang Dong de la Institutul de Fizică Chimică Dalian (DICP) al Academiei Chineze de Științe (CAS), în colaborare cu Universitatea Jiaotong din Dalian.
