Herstellung effizienter organisch-anorganischer Perowskit-Solarzellen in Umgebungsluft

Hintergrund

Organisch-anorganische Perowskit-Solarzellen (PSCs) sind zu einem Schrittmacher in der Photovoltaik-Gemeinschaft geworden mit einem schnellen Anstieg der Leistungsumwandlungseffizienz (PCE) von anfänglich 3,8% im Jahr 2009 auf kürzlich gemeldete 22,7% [1,2,3], aufgrund auf den hohen Absorptionskoeffizienten, die niedrige Exzitonenbindungsenergie, die lange Ladungsträgerdiffusionslänge und die hohe Mobilität der organisch-anorganischen Perowskitmaterialien [4,5,6,7,8,9,10,11,12]. Leider sind die organisch-anorganischen Perowskitmaterialien aufgrund der hygroskopischen Natur der organischen Komponenten sehr empfindlich gegenüber Feuchtigkeit [13], sodass die Herstellung und Langzeitstabilität von PSCs in Umgebungsluft als eine der größten Herausforderungen für die Zukunft angesehen wurde großflächige Anwendung. Interface-Engineering und Verkapselungstechnologie werden häufig verwendet, um die Stabilität von PSCs in der Umgebungsluft zu verbessern, was offensichtliche Auswirkungen hat [14, 15]. Um Feuchtigkeit in der Umgebungsluft während des Herstellungsprozesses von PSCs zu vermeiden, bereiten die meisten Gruppen PSCs in einem N₂ . vor - gefülltes Handschuhfach. Es gibt auch mehrere Forschungsgruppen, die herausfanden, dass bei der Herstellung von Perowskitmaterialien in einer Glovebox unter einer inerten Atmosphäre die resultierenden Perowskitfilme schlecht kristallin blieben, aber wenn sie einer speziellen Atmosphäre mit kontrollierter Feuchtigkeit ausgesetzt waren, wurde eine schnelle Kristallisation zu hochorientierten Kristalliten beobachtet [ 16,17,18,19]. Für die zukünftige Massenproduktion ist es jedoch die beste Wahl, hocheffiziente PSCs auf einfache und einfache Weise in Umgebungsluft herzustellen, weder im Handschuhfach noch in einer speziellen Atmosphäre mit kontrollierter Feuchtigkeit.

Kürzlich wurden Strategien zur Entwicklung von luftbearbeiteten PSCs entwickelt, und sie können allgemein in zwei Verfahren unterteilt werden:(i) Auffinden einzigartiger und einfacher Herstellungsverfahren, um qualitativ hochwertige Perowskitfilme in Umgebungsluft zu erhalten; (ii) Erforschung neuer Perowskitmaterialien mit grundsätzlich guter Luftstabilität. Für das erste Verfahren wurde das Vorwärmen von Substraten als einfacher und effektiver Herstellungsprozess verwendet, um PSCs in Umgebungsluft herzustellen. Eine Gruppe berichtete einen höchsten PCE von 7,9 % durch Vorheizen von Substraten auf 200 °C vor dem einstufigen Schleuderbeschichten von Perowskitfilmen in Umgebungsluft [20]. Für die zweite Methode, CsPbBr₃ -basierte anorganische PSCs wurden in Umgebungsluft hergestellt, die den höchsten PCE von 7,78 % aufweist [21]. Außerdem haben Tai et al. berichteten über eine Art effizienter und stabiler Perowskit-Solarzellen, die in Umgebungsluft unter Verwendung von Blei(II)-Thiocyanat-Vorläufern anstelle von PbI₂ . hergestellt wurden . Bei der Optimierung zeigten die Geräte durchschnittliche PCEs von über 13%, zusammen mit dem Maximalwert von 15% [22]. Die Autoren haben jedoch nicht untersucht, welche Rolle Feuchtigkeit beim Kristallisationsprozess von PbI₂ spielt Filme und Konvertierung von PbI₂ zu Perowskit-Filmen im Detail. Obwohl viele Gruppen versucht haben, PSCs in Umgebungsluft herzustellen, ist der PCE immer noch niedrig und erreicht selten 16%, wie berichtet [13]. Außerdem ist der Einfluss von Feuchtigkeit auf die Bildung von Perowskitfilmen noch umstritten.

In dieser Arbeit berichten wir über die erfolgreiche Herstellung effizienter mesoporöser PSCs mit einem PCE von 16,00% unter Umgebungsluftbedingungen bei 25% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) durch Zugabe einer kleinen Menge n-Butylamin (BTA) in die Lösung von PbI₂ um die Qualität von PbI₂ zu verbessern und damit qualitativ hochwertige Perowskitfilme mit glatter Oberfläche, großen Kristallkörnern und hoher Kristallqualität zu erzielen. Um den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Bildung von Perowskitfilmen zu untersuchen, wurde außerdem die Leistung mesoporöser PSCs, die unter verschiedenen RHs ohne BTA-Additiv hergestellt wurden, im Detail untersucht. Kombination von REM- und XRD-Charakterisierungen von PbI₂ und Perowskitfilmen mit und ohne BTA-Additiv ist klar, dass Feuchtigkeit den Kristallisationsprozess von PbI₂ . beschleunigen kann Filme, um Filme von schlechter Qualität mit großer Korngröße und Oberflächenrauheit zu bilden, während für die Umwandlung von PbI₂ für Perowskitfilme ist eine geringe Feuchtigkeitsmenge nicht nachteilig und sogar von Vorteil.

Methoden

Herstellung von Perowskit-Solarzellen

Für die Geräteherstellung wurde eine mesoporöse Gerätestruktur verwendet, wie in Fig. 1a gezeigt. Fluordotiertes transparentes leitfähiges SnO₂ -beschichtete Glassubstrate (FTO) mit einem Schichtwiderstand von 7 Ωsq ⁻¹ wurden mit Aceton, Ethanol, Isopropanol, entionisiertem Wasser bzw. Isopropanol gereinigt. Ein kompaktes TiO₂ (c-TiO₂ ) wurde auf den FTO-Substraten durch Schleuderbeschichtung bei 3000 U/min für 30 s (zweimal wiederholen, gefolgt von Tempern bei 150 °C für jeweils 15 min) und dann das c-TiO₂ . abgeschieden Schicht wurde bei 500 °C für 30 Minuten an Luft getempert. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur entsteht ein mesoporöses TiO₂ (mp-TiO₂ ) Schicht wurde durch Spin-Coating bei 5000 U/min für 45 s unter Verwendung eines TiO₂ . abgeschieden Paste (18NRD), verdünnt in EtOH (1:7, Gewichtsverhältnis). Nach dem Trocknen bei 80 °C für 40 Minuten wird das mp-TiO₂ Schicht wurde bei 500 °C für 30 Minuten gesintert. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der Film in die wässrige Lösung von TiCl₄ . getaucht 30 min bei 70 °C, mit entionisiertem Wasser gespült und schließlich 30 min bei 500 °C geglüht. Danach wurden Perowskitfilme durch das zweistufige Schleuderbeschichtungsverfahren wie folgt hergestellt. Erstens 1 Mio. PbI₂ in N,N-Dimethylformamid (DMF) (durch Zugabe einer kleinen Menge BTA in die Lösung) wurde auf das mp-TiO₂ . schleuderbeschichtet Schicht bei 3000 U/min für 30 s und dann bei 70 °C für 15 min getempert. Nach dem PbI₂ Filme auf Raumtemperatur abgekühlt, wurde die Lösung von Methylammonium (MA) Iodid auf PbI₂ . aufgeschleudert filmt 45 s lang mit 4000 U/min. Schließlich wurden die Proben 30 Minuten bei 100 °C getempert, um zu MAPbI₃ . zu wachsen Filme. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die 2,2′,7,7′-Tetrakis[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9′-spiro-bifluoren (Spiro-OMeTAD)-Schicht aufgeschleudert bei 2000 U/min für 45 s, wobei 80 mg Spiro-OMeTAD in 1 ml Chlorbenzollösung unter Zugabe von 28,8 μL 4-tert-Butylpyridin (TBP) und 17,7 μL Lithium-bis(trifluormethansulfonyl)imid (Li-TFSI)-Lösung verwendet wurden ( 520 mg Li-TFSI in 1 ml Acetonitril). Schließlich wurde eine Ag-Rückelektrode durch thermisches Aufdampfen abgeschieden. Die aktive Fläche des Geräts betrug 0,1 cm ² .

a Ein schematisches Diagramm der mesoporösen PSCs. b Das REM-Querschnittsbild des Geräts mit der Struktur FTO/c-TiO₂ /mp-TiO₂ /MAPbI₃ /Spiro-OMeTAD/Ag

Während des Herstellungsprozesses wurden in jedem FTO-Substrat vier Solarzellen hergestellt. Wenn die maximale PCE-Abweichung bei mindestens drei Solarzellen mit höheren PCE-Werten weniger als 3% beträgt, werden deren Leistungsparameter aufgezeichnet.

Charakterisierung

Stromdichte-Spannungs-Kennlinien (J-V) von Photovoltaikzellen wurden mit einem Source Meter (Keithley, 2400) mit einem Sonnensimulator (Zolixss150) unter 100 mW cm ⁻² . gemessen AM 1,5G-Beleuchtung; die Lichtintensität wurde mittels einer Silizium-Referenzsolarzelle kalibriert. Die aktive Fläche der Geräte betrug 0,1 cm ² . Typische J-V-Kurven wurden durch Scannen in Sperrrichtung bei einer Schrittweite von 200 mV erhalten. Die Spannung wurde von 1,2 bis − 0,2 V mit einer Rate von 100 mV s ⁻¹ . gescannt . Die J-V-Messung wurde in Umgebungsluft durchgeführt. Ein Emissions-Hitachi S-4800 wurde verwendet, um Rasterelektronenmikroskopie-(SEM)-Bilder mit der Elektronenstrahlbeschleunigung im Bereich von 15 bis 60 KV zu erhalten. Die charakteristischen Röntgenbeugungsmuster (XRD) wurden zwischen 10° und 70° unter Verwendung der Cu-Kα-Strahlung bei 1,5405 Å aufgenommen. Die Lichtabsorptionsspektren wurden mit einem Cary 5000 UV-Vis-Spektrophotometer im Wellenlängenbereich von 200 bis 1200 nm mit 1 nm-Schritten benötigt. Alle Messungen dieser Filme wurden in Umgebungsluft ohne Feuchtigkeitskontrolle durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion

Um den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Bildung von Perowskitfilmen zu untersuchen, wurden zweistufige Spin-Coating-Experimente unter verschiedenen relativen Luftfeuchtigkeiten bei 30 °C ohne Zugabe von BTA entworfen, und die entsprechenden statistischen Ergebnisse detaillierter photovoltaischer Parameter sind in Abb. 2 dargestellt Mit der Erhöhung der RH von 0 auf 15 % werden alle Photovoltaikparameter, einschließlich der Leerlaufspannung (V_OC ), Kurzschlussstromdichte (J_SC ), Füllfaktor (FF) und PCE, werden offensichtlich verbessert. Wie berichtet, könnte eine geringe Feuchtigkeitsmenge die Ionendiffusion in den Vorläuferfilm fördern, das Perowskit-Kristallwachstum erleichtern und so eine schnelle Kristallisation zu hochorientierten Kristalliten induzieren [13, 23]. Daher wurde eine bessere Leistung von PSCs unter 15% RH beobachtet, verglichen mit den PSCs, die im Handschuhfach (0% RH) hergestellt wurden. Erhöhen Sie die RH, die Photovoltaik-Parameter, V_OC , J_SC , FF und PCE beginnen stark abzufallen, wie in Abb. 2 gezeigt. Wenn die RH auf 45% ansteigt, wird der Durchschnittswert von V_OC , J_SC , FF und PCE fallen auf 1,00 V, 9,84 mA/cm ² , 51,02 % bzw. 5,02 %. Der drastische Rückgang des PCE unter 45% RH wird hauptsächlich durch den starken Rückgang von J_SC . verursacht . Es wurde berichtet, dass zu viel Feuchtigkeit eine schlechte Oberflächenmorphologie und sogar eine Zersetzung von Perowskitfilmen verursachen kann, so dass die J_SC der PSCs fiel stark unter 45 % RH [18]. Gemäß den obigen Ergebnissen sind die optimalen Feuchtigkeitsbedingungen für das zweistufige Schleuderbeschichten von Perowskitfilmen in Umgebungsluft ohne Zugabe von BTA 15% RH, und der entsprechende höchste PCE beträgt 13,21% (durchschnittlicher PCE beträgt 12,48%), was ist zu niedrig, um einer zukünftigen Massenproduktion gerecht zu werden. Außerdem reichen die obigen Ergebnisse noch nicht aus, um die Rolle zu erklären, die Feuchtigkeit bei der Bildung von Perowskitfilmen während des zweistufigen Schleuderbeschichtens spielt.

Kastendiagramme von a V_OC , b J_SC , c FF und d PCE für mesoporöse PSCs, die unter verschiedenen RHs bei 30 °C ohne Zugabe von BTA während des zweistufigen Spin-Coatings von Perowskitfilmen hergestellt wurden

Um die Leistung der in Umgebungsluft hergestellten PSCs zu verbessern und die Rolle der Feuchtigkeit bei der Bildung von Perowskitfilmen weiter zu untersuchen, wurde der Lösung von PbI₂ . eine kleine Menge BTA zugesetzt . BTA, das eine starke Flüchtigkeit, gute Infiltrationseigenschaften und eine starke Lewis-Base-Natur aufweist [13], wird das PbI₂ . isolieren Filme aus einem Teil der Feuchtigkeit in der Umgebungsluft, helfen dem PbI₂ Lösung, um sich leicht und homogen auf den Substraten zu verteilen und die Kristallisationsgeschwindigkeit stark zu verlangsamen, um hochwertiges PbI₂ . zu bilden Filme.

Wie bekannt, spielt die Morphologie von Perowskitfilmen, wie Korngrößen, Oberflächenrauheit und Pinholes, eine wichtige Rolle bei der Leistungsfähigkeit der fertigen PSCs. Für den typischen zweistufigen Schleuderbeschichtungsprozess von Perowskitfilmen, Kontrolle der Morphologie von PbI₂ Filme ist eine Schlüsselstrategie zur Kontrolle der Morphologie von Perowskitfilmen [13, 19, 24]. Es ist jedoch enttäuschend, qualitativ hochwertiges PbI₂ herzustellen Filme in Umgebungsluft mit 25 % RH, wie durch das in Abb. 3a gezeigte REM-Bild veranschaulicht, das eine inhomogene und poröse Struktur mit großer Korngröße und Oberflächenrauhigkeit aufweist. Die schlechte Qualität des PbI₂ Filme unter 25 % RH können hauptsächlich auf die feuchtigkeitsinduzierte schnelle Kristallisation von PbI₂ . zurückzuführen sein Filme. Nach Zugabe einer kleinen Menge BTA in das PbI₂ Lösung, eine vollständige Abdeckung, kontinuierliches und homogenes PbI₂ Film mit kleiner Korngröße und geringer Oberflächenrauhigkeit wird erhalten, wie in Abb. 3b dargestellt. Das hochwertige PbI₂ Filme können auf die starke Flüchtigkeit, die gute Infiltrationseigenschaft und die starke Lewis-Base-Natur von BTA zurückgeführt werden, das das PbI₂ . isoliert Filme aus einem Teil der Feuchtigkeit in der Umgebungsluft, helfen dem PbI₂ Lösung, um sich homogen auf den Substraten zu verteilen und die Kristallisationsgeschwindigkeit stark zu verlangsamen, um hochwertiges PbI₂ . zu bilden Filme in Umgebungsluft mit 25 % RH. Wie bereits erwähnt, wird für den typischen zweistufigen Schleuderbeschichtungsprozess von Perowskitfilmen die Kontrolle der Morphologie von PbI₂ Filme ist eine Schlüsselstrategie zur Kontrolle der Morphologie von Perowskitfilmen [13, 19, 24]. Aufgrund des hochwertigen PbI₂ Filme in Abb. 3b, hochwertiges MAPbI₃ Filme aus dicht gepackten großen Kristallkörnern ohne Nadellöcher werden wie in Abb. 3d gezeigt hergestellt, während inhomogenes MAPbI₃ Filme mit kleiner Körnung und Mengen an Pinholes werden unter Verwendung von PbI₂ . von schlechter Qualität erhalten Filme wie in Abb. 3c gezeigt. Darüber hinaus ist das hochwertige MAPbI₃ der in Fig. 3d gezeigte Film wird von PbI₂ . konvertiert in Umgebungsluft mit 25 % RH, was darauf hindeutet, dass eine geringe Feuchtigkeit (25 % RH) nicht nachteilig und sogar vorteilhaft für die Umwandlung von PbI₂ . ist zu Perowskitfilmen.

REM-Bilder von PbI₂ Filme auf FTO/c-TiO₂ /mp-TiO₂ Substrate ohne (a ) und mit (b ) BTA-Additiv; und entsprechende MAPbI₃ Filme ohne (c ) und mit (d ) BTA-Additiv hergestellt unter 25 % RH

Die Kristallqualität von PbI₂ und MAPbI₃ Filme, hergestellt in Umgebungsluft mit und ohne BTA-Additiv, wurde durch die XRD-Messung charakterisiert. Abbildung 4a, b zeigen die XRD-Muster von PbI₂ und MAPbI₃ Filme bzw. und es ist ersichtlich, dass der PbI₂ und MAPbI₃ Filme mit und ohne BTA-Additiv weisen nahezu die gleiche kristalline Phase auf. Wie in Fig. 4a gezeigt, sind die XRD-Muster von PbI₂ Filme mit und ohne BTA-Additiv zeigen den intensiven Beugungspeak bei 12,69°, entsprechend dem charakteristischen Peak von PbI₂ . Der Peak bei 12,69° verringert sich jedoch signifikant im PbI₂ Film mit BTA-Additiv, was wie folgt erklärt werden kann. Einerseits hat BTA, wie oben erwähnt, gute infiltrative Eigenschaften und kann dem PbI₂ . helfen Lösung zum einfachen und homogenen Verteilen auf den Untergründen. Andererseits ist die Korngröße des PbI₂ Film mit BTA-Additiv ist viel kleiner als das PbI₂ Film ohne BTA-Additiv, wie durch die SEM-Bilder in Fig. 3 und die Zunahme der Halbwertsbreite (FWHM) mit BTA-Additiv gezeigt, gezeigt im Einschub von Fig. 4a. Abbildung 3b zeigt die XRD-Muster von MAPbI₃ Folien hergestellt mit und ohne BTA-Additiv. Wie zu sehen ist, waren die Beugungspeaks bei 2θ-Werten von 14,06°, 20,00°, 23,45°, 28,42°, 31,86°, 40,59° und 43,21° vorhanden, entsprechend den Reflexionsebenen von (110), (112), ( 202), (220), (310), (224) bzw. (404) der tetragonalen Perowskitstruktur [25]. Außerdem ist der charakteristische Peak von PbI₂ , bei 12,69°, wird auch in beiden MAPbI₃ . beobachtet Folien hergestellt mit und ohne BTA-Additiv. Die unter Umgebungsbedingungen hergestellten Filme führen zu einem unvollständigen Umsatz von PbI₂ zu MAPbI₃ , aufgrund der Beendigung der Keimbildung und des Wachstums des Perowskits, verursacht durch die Bildung einer relativ kontinuierlichen Deckschicht auf der Oberfläche [26]. Es wird berichtet, dass ein wenig PbI₂ können die Leistung von PSCs durch Passivieren der Defekte in Perowskitfilmen verbessern [19, 26]. Darüber hinaus ist der MAPbI₃ Der ohne BTA-Additiv hergestellte Film zeigt eine viel höhere Intensität für den Peak bei 12,69°, verglichen mit dem Film, der mit BTA-Additiv hergestellt wurde. Dies deutet darauf hin, dass zu viel PbI₂ . vorhanden ist Rest im MAPbI₃ Film hergestellt ohne BTA-Additiv, zurückzuführen auf das schlechte PbI₂ Film ohne BTA-Additiv, was zu einer unzureichenden Reaktion zwischen PbI₂ . führt und MAI.

XRD-Spektren von PbI₂ Filme (a ) und MAPbI₃ Filme (b ) auf Quarzsubstraten, die mit und ohne BTA-Zusatz hergestellt wurden, in Umgebungsluft unter 25 % RH. Die Einfügung von (a ) ist die Rocking-Kurve des Hauptbeugungspeaks von PbI₂ Filme bei 12,69°

Durch die Kombination der obigen REM- und XRD-Ergebnisse wird klar, welche Rolle Feuchtigkeit bei der zweistufigen Schleuderbeschichtung von MAPbI₃ . spielt Filme in der Umgebungsluft. Für den PbI₂ Filmen kann Feuchtigkeit den Kristallisationsprozess beschleunigen, um PbI ₂ . von schlechter Qualität zu bilden Folien mit großer Körnung und Oberflächenrauhigkeit. Für die Umwandlung von PbI₂ zum MAPbI₃ Filmen ist eine geringe Feuchtigkeit (25% RH) nicht nachteilig und sogar von Vorteil.

UV-Vis-Absorptionsspektrum von MAPbI₃ mit und ohne BTA-Additiv hergestellte Filme sind in Abb. 5 dargestellt. Alle beiden Proben zeigen eine Absorption bei einer Schwelle von etwa 780 nm im gesamten sichtbaren Bereich, was auf die Bildung von MAPbI₃ . hinweist Kristallite [27]. Wie zu sehen ist, ist der MAPbI₃ Filme mit BTA-Additiv zeigen eine geringere Extinktion, was auf die relativ geringere Dicke im Vergleich zu den Filmen ohne BTA-Additiv zurückzuführen ist, wie in den Querschnitts-REM-Bildern von MAPbI₃ . bestätigt Filme (Einschübe von Abb. 5). Außerdem ist die schwache Absorptionsschulter bei etwa 510 nm, die in allen beiden Spektren erscheint, ein charakteristisches Merkmal von PbI₂ , was den Rest von PbI₂ . impliziert wie durch die XRD-Messung bestätigt.

UV-Vis-Absorptionsspektrum von MAPbI₃ Filme auf Quarzsubstraten mit und ohne BTA-Additiv. Einschübe sind Querschnitts-REM-Bilder von MAPbI₃ Filme vorbereitet mit (a ) und ohne (b ) BTA-Additiv

Die MAPbI₃ Mit und ohne BTA-Additiv hergestellte Filme wurden dann verwendet, um PSCs mit der Struktur von FTO/c-TiO₂ . aufzubauen /mp-TiO₂ /MAPbI₃ /Spiro-OMeTAD/Ag und die entsprechenden J-V-Eigenschaften der Geräte unter AM 1,5 G eine Sonne (100 mW cm ⁻² ) Beleuchtung sind in Abb. 6 dargestellt, deren Einschub die photovoltaischen Parameter ist. Die höchsten PCE-Werte in den Aufzeichnungen wurden hier zum Vergleich herangezogen. Das Gerät, das Perowskitfilme verwendet, die ohne BTA-Additiv bei 25 % RH hergestellt wurden, zeigte den höchsten PCE von 11,38 % mit J_SC von 19,97 mA/cm ² , V_OC von 0,98 V und FF von 58,15 %. Bei der Einführung des BTA-Additivs zeigten die Geräte signifikante Verbesserungen bei allen vier Photovoltaik-Parametern. Dabei zeigte das Gerät mit Perowskitfilmen, die mit BTA-Additiv hergestellt wurden, den höchsten PCE von 16,00 %, was um ~~40 % verbessert ist im Vergleich zu den PSCs mit Perowskitfilmen, die ohne BTA-Additiv hergestellt wurden, mit J_SC von 22,29 mA/cm ² , V_OC von 1,10 V und FF von 65,25%, was auf die hochwertigen Perowskitfilme mit glatter Oberfläche, großen Kristallkörnern und hoher Kristallqualität zurückgeführt wurde.

J-V-Eigenschaften der mit und ohne BTA-Additiv hergestellten PSCs in Umgebungsluft mit 25 % relativer Luftfeuchtigkeit unter AM 1,5 G eine Sonne (100 mW cm ⁻² ) Beleuchtung, der Einschub ist die detaillierte Photovoltaik-Leistung

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend haben wir den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Bildung von Perowskitfilmen im Detail untersucht und festgestellt, dass Feuchtigkeit den Kristallisationsprozess von PbI₂ . beschleunigen kann Filme, um Filme von schlechter Qualität mit großer Korngröße und Oberflächenrauheit zu bilden, während für die Umwandlung von PbI₂ zu MAPbI₃ Filmen ist eine geringe Menge Feuchtigkeit nicht nachteilig und sogar von Vorteil. Auf dieser Grundlage durch Zugabe einer kleinen Menge BTA in die Lösung von PbI₂ um die Qualität von PbI₂ zu verbessern und damit qualitativ hochwertige Perowskitfilme mit glatter Oberfläche, großen Kristallkörnern und hoher Kristallqualität zu erzielen, stellten wir mesoporöse PSCs mit einem PCE von 16,00 % unter Umgebungsluftbedingungen bei 25 % rF her. Die Ergebnisse könnten einen neuen Weg für die Herstellung effizienter und reproduzierbarer PSCs unter Umgebungsluftbedingungen ebnen.

Abkürzungen

BTA:

N-Butylamin

c-TiO₂ :

Kompaktes TiO₂

DMF:

N,N-Dimethylformamid

FF:

Füllfaktor

FTO:

Fluordotiertes transparentes leitfähiges SnO₂ -beschichtete Glassubstrate

J_SC :

Kurzschlussstrom

J-V:

Stromdichte-Spannung

Li-TFSI:

Lithium-bis(trifluormethansulfonyl)imid

MA:

Methylammonium

mp-TiO₂ :

MesoporösesTiO₂

PCE:

Leistungsumwandlungseffizienz

PSCs:

Perowskit-Solarzellen

RH:

Relative Luftfeuchtigkeit

SEM:

Rasterelektronenmikroskopie

Spiro-OMeTAD:

2,2′,7,7′-Tetrakis[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9′-spiro-bifluoren

TBP:

4-Tert-Butylpyridin

V_OC :

Leerlaufspannung

XRD:

Röntgenbeugung