Perovskitas de halogenuros metálicos (ABX₃ ) se han convertido en candidatos prometedores para varias aplicaciones optoelectrónicas debido a sus excelentes propiedades optoelectrónicas y su bajo costo de fabricación. En la actualidad, la capa de absorción de luz de las células solares de perovskita (PSC) de unión simple de mayor eficiencia se basa casi en su totalidad en FAPbI₃ perovskita, logrando una eficiencia de conversión de energía (PCE) que es comparable a las células de silicio cristalino comerciales.

Sin embargo, la fase negra fotoactiva FAPbI₃ se transforma fácilmente en una fase amarilla fotoinactiva en condiciones húmedas. Se ha desarrollado ingeniería de composición, como la aleación del sitio A/X, para estabilizar el FAPbI₃ de fase negra. .

En particular, la aleación FA ⁺ con Cs ⁺ formar perovskita de yoduro puro FA-Cs (FA_1-x Cs_x PbI₃ ) es un enfoque ideal para obtener PSC con alta eficiencia y estabilidad. Sin embargo, debido a la compleja cinética de cristalización entre FAPbI₃ y CsPbI₃ , FA_1-x Cs_x PbI₃ la perovskita preparada mediante la cristalización típica de un solo paso (1S) exhibe una homogeneidad de composición deficiente y una alta densidad de trampa, lo que limita el rendimiento del dispositivo y la estabilidad a largo plazo.

Para abordar este desafío, el profesor Yixin Zhao de la Universidad Jiao Tong de Shanghái y sus colaboradores desarrollaron recientemente una estrategia de incorporación secuencial de cesio (SCI) para desacoplar la cristalización de perovskita de triyoduro FA-Cs con PSC altamente eficientes y estables.

En este trabajo, el formiato de cesio (HCOOC) como fuente de cesio se introduce secuencialmente en una película precursora de AF de alta calidad. En cooperación con el profesor Feng Gao de la Universidad de Linköping, un nuevo mecanismo de estabilización para el dopaje de Cs para estabilizar FAPbI₃ también se revela. Este artículo de investigación se publica en National Science Review .

En su trabajo, FA_{1-x de alta calidad} Cs_x PbI₃ (x =0.05-0.16) las perovskitas se obtienen por el método SCI. La proporción de FA a Cs en estos SCI-FA_1-x Cs_x PbI₃ las perovskitas se pueden ajustar fácilmente ajustando el contenido de la fuente de cesio.

Comparado con el 1S-FA_{1-x convencional preparado en un solo paso} Cs_x PbI₃ perovskitas, SCI-FA_1-x Cs_x PbI₃ las perovskitas han demostrado una distribución de Cs mucho más uniforme. "La distribución de composición uniforme de Cs es la clave para mejorar el rendimiento del dispositivo", dice Zhao, mientras que los PSC basados ​​en SCI-FA_0.91 Cs_0.09 PbI₃ las películas lograron un PCE del 24,7 % (certificado 23,8 %), que es el valor más alto entre los PSC de triyoduro FA-Cs informados hasta ahora.

Además, la colaboración con el grupo de Gao reveló aún más un nuevo mecanismo de estabilización para este dopaje de Cs. La incorporación de Cs en FAPbI₃ reduce significativamente la fuerza de acoplamiento electrón-fonón y la fluctuación de la red, lo que suprime la migración iónica y la formación de grupos ricos en yoduro. Como resultado, la estabilidad de los dispositivos basados ​​en FA-Cs ha mejorado mucho.

En general, este trabajo abre nuevas posibilidades para desarrollar estratégicamente perovskitas de cationes mixtos de alta calidad con un buen control sobre la cinética de cristalización, presentando un hito hacia la construcción racional de aplicaciones optoelectrónicas basadas en perovskita altamente eficientes y estables, que incluyen, entre otras, la energía solar. células, diodos emisores de luz y láseres. + Explora más

Efecto del solvente en la formación de películas y el rendimiento del dispositivo para células solares de perovskita 2D Dion-Jacobson