Дендритные структурные неоднородности в тонких слоях Cs0.2FA0.8PbI2.93Cl0.07 для перовскитных солнечных элементов
Российский научный фонд, «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты), 24-62-00022
Дунаевский М.С.1,2, Алексеев П.А.1,2, Смирнов А.Н.1, Гостищев П.А.3, Грень Д.О.3, Фурасова А.Д.2, Саранин Д.С.2,3, Теруков Е.И.1,2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Университет ИТМО (физико-технический мегафакультет), Санкт-Петербург, Россия
3Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС", Москва, Россия
Email: Mike.Dunaeffsky@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 20 ноября 2024 г.
В окончательной редакции: 4 декабря 2024 г.
Принята к печати: 4 декабря 2024 г.
Выставление онлайн: 7 января 2025 г.
Выполнено исследование методом Кельвин-зонд микроскопии тонких пленок Cs0.2(CH(NH_2)_2)0.8PbI2.93Cl0.07 (0.5 мкм) с фронтальным пассивационным покрытием Al2O3 (10 нм). При использовании жидкофазных методов кристаллизации Cs0.2(CH(NH_2)_2)0.8PbI2.93Cl0.07 поверхностная морфология характеризуется наличием шагрени и колебаний профиля поверхности в диапазоне десятков нанометров, обусловленных наличием напряжений в кристаллической решетке. Были обнаружены дендритные структурные неоднородности с латеральными размерами 10 мкм и занимающие ~25% поверхности. Комплексный анализ кельвин-зонд микроскопии позволил определить, что состав дендритов соответствует δ-CsPbI3. Это свидетельствует о фазовой сегрегации в пленках мультикатионного состава с непассивированной фронтальной поверхностью. Показано, что при отсутствии верхнего защитного слоя исходная пленка Cs0.2(CH(NH_2)_2)0.8PbI2.93Cl0.07 распадается на дендритные области δ-CsPbI3 и окружающие области FAPbI2.93Cl0.07. При наличии фронтального пассивационного слоя Al2O3 пленка Cs0.2(CH(NH_2)_2)0.8PbI2.93Cl0.07 стабильна. Исследован фотопотенциал пленок и дендритных неоднородностей при освещении. Установлено, что при освещении рассеянным солнечным светом дендритные структуры заряжаются отрицательным зарядом и возникает остаточный потенциал Ures=-100 мВ. При выключении освещения на границах дендритных структур возникает небольшой остаточный потенциал, который ослабевает с характерным временем 20-30 мин. Ключевые слова: тонкие перовскитные пленки, сканирующая зондовая микроскопия, кельвин-зонд микроскопия, структурная неоднородность тонких пленок.
- NREL efficiency chart 2024, https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html/
- B. Chen, P.N. Rudd, S. Yang, Y. Yuan, J. Huang. Chem Soc. Rev., 48, 3842 (2019)
- S.A. Kulkarni, T. Baikie, P.P. Boix, N. Yantara, N. Mathews. J. Mater. Chem. A: Mater., 2, 9221 (2014)
- D.T. Cuzzupe, F. Unlu, K. Lv e, R. Bernhardt, M. Wilhelm. Sci. Rep., 12, 10241 (2022)
- Z. Huang, Y. Bai, X. Huang, J. Li, Y. Wu, Y. Chen, K. Li, X. Niu, N. Li, G. Liu, Y. Zhang, H. Zai. Nature, 623, 531 (2023)
- V.L. Pool, B. Dou, D.G. Van Campen. Nature Commun., 8, 14075 (2017)
- M. Lyu, N.G. Park. Solar RRL, 4, 2000331 (2020)
- M.P.U. Haris, S. Kazim, S. Ahmad. ACS Appl Energy Mater., 14, 24546 (2021)
- A. Yakusheva, D. Saranin, D. Muratov, P. Gostishchev. Small, 18, 2201730 (2022)
- J. Yang, Y. Chen, W. Tang, S. Wang, Q. Ma, Y. Wu. J. Energy Chem., 48, 217 (2020)
- P. Gostishchev, D. Saranin, L. Luchnikov, D. Muratov. Solar RRL, 7, 2200941 (2023)
- J. Xu, C.C. Boyd, Z.J. Yu, A.F. Palmstrom, D.J. Witter, B.W. Larson, R.M. France, J. Werner. Science, 367, 1097 (2020)
- J.S. Yun, J. Kim, T. Young, R.J. Patterson. Adv. Funct. Mater., 28, 1705363 (2018)
- N.A. Manshor, Q. Wali, K.K. Wong, S.K. Muzakir, A. Fakharuddin, L. Schmidt-Mende, R. Jose. Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 21629 (2016)
- E.J. Juarez-Perez, L.K. Ono, M. Maeda, Y. Jiang. J. Mater. Chem. A, 6, 9604 (2018)
- Q. Wali, Y. Iqbal, B. Pal, A. Lowe, R. Jose. Solar Energy Mater. Solar Cells, 179, 102 (2018)
- D.Yu. Usachov, V.Yu. Davydov, V.S. Levitskii. ACS Nano, 11, 6336 (2017)
- D. Necas, P. Klapetek. Cent. Eur. J. Phys., 10, 181 (2012)
- F. Ke, C. Wang, C. Jia, N.R. Wolf, J. Yan, S. Niu, T.P. Devereaux, H.I. Karunadasa, W.L. Mao, Y. Lin. Nature Commun., 12, 461 (2021)
- T. Leijtens, E.T. Hoke, G. Grancini, D.J. Slotcavage, G.E. Eperon, J.M. Ball, M. De Bastiani. Adv. Energy Mater., 5, 1500962 (2015)
- Y. Deng, Z. Xiao, J. Huang. Adv. Energy Mater., 5, 1500721 (2015)
- A.A. Vasilev, D.S. Saranin, P.A. Gostishchev, S.I. Didenko, A.Y. Polyakov, A. Di Carlo. Optical Mater.: X, 16, 100218 (2022)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
