Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த முடிவுகளுக்கு, உங்கள் உலாவியின் புதிய பதிப்பைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை அணைக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதி செய்வதற்காக, நாங்கள் இந்தத் தளத்தை வடிவமைப்பு அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் காண்பிக்கிறோம்.
ஈய டிரையோடைடு பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, குறைபாடுகளை செயலற்றதாக்குதல் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. ஆனால், ஆல்ஃபா-கட்டத்தின் நிலைத்தன்மை மீது பல்வேறு குறைபாடுகளின் தாக்கம் இன்னும் தெளிவாக இல்லை. இங்கு, அடர்த்தி சார்புக் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி, ஃபார்மமைடின் ஈய டிரையோடைடு பெரோவ்ஸ்கைட் ஆல்ஃபா-கட்டத்திலிருந்து டெல்டா-கட்டத்திற்குச் சிதைவடையும் பாதையை நாங்கள் முதன்முறையாகக் கண்டறிந்து, கட்ட நிலைமாற்ற ஆற்றல் தடையின் மீது பல்வேறு குறைபாடுகளின் தாக்கத்தை ஆய்வு செய்கிறோம். அயோடின் வெற்றிடங்களே சிதைவை ஏற்படுத்த அதிக வாய்ப்புள்ளது என்று உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் கணிக்கின்றன. ஏனெனில், அவை ஆல்ஃபா-டெல்டா கட்ட நிலைமாற்றத்திற்கான ஆற்றல் தடையைக் கணிசமாகக் குறைப்பதோடு, பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பில் மிகக் குறைந்த உருவாக்க ஆற்றலையும் கொண்டுள்ளன. பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பில் நீரில் கரையாத ஈய ஆக்சலேட்டின் அடர்த்தியான அடுக்கை அறிமுகப்படுத்துவது, ஆல்ஃபா-கட்டத்தின் சிதைவைக் கணிசமாகத் தடுத்து, அயோடினின் இடப்பெயர்ச்சி மற்றும் ஆவியாதலைத் தடுக்கிறது. மேலும், இந்த உத்தி இடைமுகக் கதிர்வீச்சற்ற மறுசேர்க்கையைக் கணிசமாகக் குறைத்து, சூரிய மின்கலத்தின் செயல்திறனை 25.39% ஆக (சான்றளிக்கப்பட்டது 24.92%) அதிகரிக்கிறது. உறையிடப்படாத சாதனம், உருவகப்படுத்தப்பட்ட 1.5 G காற்று நிறை கதிர்வீச்சின் கீழ் 550 மணிநேரம் அதிகபட்ச திறனில் இயங்கிய பிறகும், அதன் அசல் 92% செயல்திறனைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளும்.
பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களின் (PSCs) மின் மாற்றத் திறன் (PCE) 26%¹ என்ற சான்றளிக்கப்பட்ட சாதனை அளவை எட்டியுள்ளது. 2015 முதல், நவீன PSC-கள், ஃபார்மமைடின் டிரையோடைடு பெரோவ்ஸ்கைட்டை (FAPbI₃) ஒளி-உறிஞ்சும் அடுக்காக விரும்புகின்றன. இதற்குக் காரணம் அதன் சிறந்த வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் ஷாக்லி-கீசர் வரம்பிற்கு நெருக்கமான முன்னுரிமைப் பட்டை இடைவெளி²,³,⁴ ஆகும். துரதிர்ஷ்டவசமாக, FAPbI₃ படலங்கள் அறை வெப்பநிலையில் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக ஒரு கருப்பு α நிலையில் இருந்து மஞ்சள் நிற பெரோவ்ஸ்கைட் அல்லாத δ நிலைக்கு ஒரு நிலை மாற்றத்திற்கு உள்ளாகின்றன⁵,⁶. டெல்டா நிலை உருவாவதைத் தடுக்க, பல்வேறு சிக்கலான பெரோவ்ஸ்கைட் கலவைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இந்தப் பிரச்சனையைச் சமாளிப்பதற்கான மிகவும் பொதுவான உத்தி, FAPbI₃-ஐ மெத்தில் அம்மோனியம் (MA⁺), சீசியம் (Cs⁺) மற்றும் புரோமைடு (Br⁻) அயனிகளின் கலவையுடன் கலப்பதாகும்⁷,⁸,⁹. இருப்பினும், கலப்பின பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள் பேண்ட்கேப் அகலமாதல் மற்றும் ஒளி தூண்டப்பட்ட கட்டப் பிரிப்பு ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகின்றன, இது அதன் விளைவாக உருவாகும் PSC-களின் செயல்திறன் மற்றும் செயல்பாட்டு நிலைத்தன்மையை சமரசம் செய்கிறது¹⁰,¹¹,¹².
சமீபத்திய ஆய்வுகள், எந்தவொரு கலப்படமும் இல்லாத தூய ஒற்றைப் படிக FAPbI3, அதன் சிறந்த படிகத்தன்மை மற்றும் குறைந்த குறைபாடுகள் காரணமாக மிகச்சிறந்த நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் காட்டுகின்றன¹³,¹⁴. எனவே, மொத்த FAPbI3-இன் படிகத்தன்மையை அதிகரிப்பதன் மூலம் குறைபாடுகளைக் குறைப்பது, திறமையான மற்றும் நிலையான PSC-களை அடைவதற்கான ஒரு முக்கியமான உத்தியாகும்²,¹⁵. இருப்பினும், FAPbI3 PSC-இன் செயல்பாட்டின் போது, ​​விரும்பத்தகாத மஞ்சள் நிற அறுகோண பெரோவ்ஸ்கைட் அல்லாத δ கட்டத்திற்கு சிதைவு ஏற்படலாம்¹⁶. இந்த செயல்முறை பொதுவாக மேற்பரப்புகள் மற்றும் தானிய எல்லைகளில் தொடங்குகிறது, அங்கு ஏராளமான குறைபாடுள்ள பகுதிகள் இருப்பதால், அவை நீர், வெப்பம் மற்றும் ஒளிக்கு எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடியவை¹⁷. எனவே, FAPbI3-இன் கருப்புக் கட்டத்தை நிலைப்படுத்த மேற்பரப்பு/தானிய செயலற்றதாக்குதல் அவசியம்¹⁸. குறைந்த பரிமாண பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள், அமில-கார லூயிஸ் மூலக்கூறுகள் மற்றும் அம்மோனியம் ஹாலைடு உப்புகள் ஆகியவற்றை அறிமுகப்படுத்துவது உட்பட பல குறைபாடு செயலற்றதாக்கும் உத்திகள், ஃபார்மமைடின் PSC-களில் பெரும் முன்னேற்றம் கண்டுள்ளன¹⁹,²⁰,²¹,²². இன்றுவரை, சூரிய மின்கலங்களில் கேரியர் மறுசேர்க்கை, பரவல் நீளம் மற்றும் பட்டை அமைப்பு போன்ற ஒளிமின்னணு பண்புகளைத் தீர்மானிப்பதில் பல்வேறு குறைபாடுகளின் பங்கு குறித்த ஆய்வுகளே பெரும்பாலும் கவனம் செலுத்தி வருகின்றன²²⁺,²⁴. எடுத்துக்காட்டாக, அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாடு (DFT) பல்வேறு குறைபாடுகளின் உருவாக்க ஆற்றல்கள் மற்றும் பொறி ஆற்றல் நிலைகளை கோட்பாட்டு ரீதியாகக் கணிக்கப் பயன்படுகிறது, இது நடைமுறை செயலற்ற வடிவமைப்புக்கு வழிகாட்ட பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது²⁰,²⁵,²⁶. குறைபாடுகளின் எண்ணிக்கை குறையும்போது, ​​சாதனத்தின் நிலைத்தன்மை பொதுவாக மேம்படுகிறது. இருப்பினும், ஃபார்மமைடின் PSC-களில், கட்ட நிலைத்தன்மை மற்றும் ஒளிமின்னணு பண்புகள் மீது பல்வேறு குறைபாடுகளின் தாக்கத்திற்கான வழிமுறைகள் முற்றிலும் வேறுபட்டதாக இருக்க வேண்டும். எமக்குத் தெரிந்தவரை, குறைபாடுகள் எவ்வாறு கனசதுரத்திலிருந்து அறுகோண (α-δ) கட்ட மாற்றத்தைத் தூண்டுகின்றன மற்றும் α-FAPbI₃ பெரோவ்ஸ்கைட்டின் கட்ட நிலைத்தன்மையில் மேற்பரப்பு செயலற்ற தன்மையின் பங்கு ஆகியவை குறித்த அடிப்படைப் புரிதல் இன்னும் முழுமையாக அறியப்படவில்லை.
இங்கு, FAPbI3 பெரோவ்ஸ்கைட்டின் கருப்பு α-கட்டத்திலிருந்து மஞ்சள் δ-கட்டத்திற்கான சிதைவுப் பாதையையும், α-கட்டத்திலிருந்து δ-கட்டத்திற்கான நிலைமாற்றத்தின் ஆற்றல் தடையின் மீது பல்வேறு குறைபாடுகளின் தாக்கத்தையும் DFT மூலம் வெளிப்படுத்துகிறோம். படலம் உருவாக்கம் மற்றும் சாதனச் செயல்பாட்டின் போது எளிதில் உருவாகும் அயோடின் (I) வெற்றிடங்களே, α-δ கட்ட நிலைமாற்றத்தைத் தொடங்குவதற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளது என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, ஒரு உள்ளிட வினை மூலம், நீரில் கரையாத மற்றும் வேதியியல் ரீதியாக நிலையான ஈய ஆக்சலேட்டின் (PbC2O4) அடர்த்தியான படலத்தை FAPbI3-இன் மீது நாங்கள் அறிமுகப்படுத்தினோம். ஈய ஆக்சலேட் மேற்பரப்பு (LOS), வெப்பம், ஒளி மற்றும் மின்புலங்களால் தூண்டப்படும்போது அயோடின் வெற்றிடங்கள் உருவாவதைத் தடுக்கிறது மற்றும் அயோடின் அயனிகளின் இடப்பெயர்ச்சியையும் தடுக்கிறது. இதன் விளைவாக உருவாகும் ஈய ஆக்சலேட் மேற்பரப்பு, இடைமுகக் கதிர்வீச்சற்ற மறுசேர்க்கையைக் கணிசமாகக் குறைத்து, FAPbI3 PSC செயல்திறனை 25.39% ஆக (சான்றளிக்கப்பட்டது 24.92%) மேம்படுத்துகிறது. உறையிடப்படாத LOS சாதனம், 1.5 G கதிர்வீச்சு கொண்ட ஒரு உருவகப்படுத்தப்பட்ட காற்று நிறை (AM) சூழலில், 550 மணி நேரத்திற்கும் மேலாக அதன் அதிகபட்ச சக்திப் புள்ளியில் (MPP) இயங்கிய பின்னரும், அதன் அசல் செயல்திறனில் 92%-ஐத் தக்க வைத்துக் கொண்டது.
FAPbI3 பெரோவ்ஸ்கைட் α நிலையில் இருந்து δ நிலைக்கு மாறுவதற்கான சிதைவுப் பாதையைக் கண்டறிய, நாங்கள் முதலில் ஆப் இனிஷியோ கணக்கீடுகளைச் செய்தோம். ஒரு விரிவான நிலை மாற்றச் செயல்முறையின் மூலம், FAPbI3-இன் கனசதுர α-நிலையில் உள்ள முப்பரிமாண மூலை-பகிர்வு [PbI6] எண்முகத்திலிருந்து, FAPbI3-இன் அறுகோண δ-நிலையில் உள்ள ஒரு-பரிமாண விளிம்பு-பகிர்வு [PbI6] எண்முகமாக மாற்றம் அடையப்படுகிறது என்பது கண்டறியப்பட்டது. 9. முதல் படியில் (Int-1), Pb-I ஒரு பிணைப்பை உருவாக்குகிறது, மேலும் அதன் ஆற்றல் தடை 0.62 eV/cell-ஐ அடைகிறது, இது படம் 1a-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. எண்முகம் [0\(\bar{1}\)1] திசையில் நகர்த்தப்படும்போது, ​​அறுகோணக் குறுகிய சங்கிலி 1×1-இலிருந்து 1×3, 1×4 ஆக விரிவடைந்து இறுதியாக δ நிலைக்குள் நுழைகிறது. முழுப் பாதையின் திசையமைவு விகிதம் (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ ஆகும். ஆற்றல் பரவல் வரைபடத்திலிருந்து, பின்வரும் நிலைகளில் FAPbI3-இன் δ கட்டத்தின் கருவாக்கத்திற்குப் பிறகு, ஆற்றல் தடையானது α கட்ட நிலைமாற்றத்தை விடக் குறைவாக உள்ளது என்பதைக் காணலாம், அதாவது கட்ட நிலைமாற்றம் வேகப்படுத்தப்படும். தெளிவாக, நாம் α-கட்டச் சிதைவைத் தடுக்க விரும்பினால், கட்ட நிலைமாற்றத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் முதல் படி மிகவும் முக்கியமானது.
a இடமிருந்து வலமாக நிலைமாற்ற செயல்முறை – கருப்பு FAPbI3 நிலை (α-நிலை), முதல் Pb-I பிணைப்புப் பிளவு (Int-1) மற்றும் மேலும் Pb-I பிணைப்புப் பிளவு (Int-2, Int-3 மற்றும் Int-4) மற்றும் மஞ்சள் நிலை FAPbI3 (டெல்டா நிலை). b பல்வேறு உள்ளார்ந்த புள்ளி குறைபாடுகளின் அடிப்படையில் FAPbI3-இன் α-விலிருந்து δ-நிலை மாற்றத்திற்கான ஆற்றல் தடைகள். புள்ளியிடப்பட்ட கோடு ஒரு இலட்சியப் படிகத்தின் ஆற்றல் தடையைக் (0.62 eV) காட்டுகிறது. c ஈய பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மேற்பரப்பில் முதன்மை புள்ளி குறைபாடுகள் உருவாவதற்கான ஆற்றல். கிடை அச்சு α-δ நிலை மாற்றத்தின் ஆற்றல் தடையையும், செங்குத்து அச்சு குறைபாடு உருவாவதற்கான ஆற்றலையும் குறிக்கிறது. சாம்பல், மஞ்சள் மற்றும் பச்சை நிறங்களில் நிழலிடப்பட்ட பகுதிகள் முறையே வகை I (குறைந்த EB-அதிக FE), வகை II (அதிக FE) மற்றும் வகை III (குறைந்த EB-குறைந்த FE) ஆகும். d கட்டுப்பாட்டில் உள்ள FAPbI3-இன் VI மற்றும் LOS குறைபாடுகள் உருவாவதற்கான ஆற்றல். e – FAPbI3-இன் கட்டுப்பாடு மற்றும் LOS நிலையில் அயனி இடம்பெயர்வதற்கான I தடை. f – gf கட்டுப்பாட்டில் I அயனிகள் (ஆரஞ்சு கோளங்கள்) மற்றும் gLOS FAPbI3 (சாம்பல், ஈயம்; ஊதா (ஆரஞ்சு), அயோடின் (நகரும் அயோடின்)) ஆகியவற்றின் இடம்பெயர்வின் திட்டவட்டமான பிரதிநிதித்துவம் (இடது: மேல் தோற்றம்; வலது: குறுக்கு வெட்டு, பழுப்பு); கார்பன்; வெளிர் நீலம் – நைட்ரஜன்; சிவப்பு – ஆக்ஸிஜன்; வெளிர் இளஞ்சிவப்பு – ஹைட்ரஜன்). மூலத் தரவு, மூலத் தரவுக் கோப்புகளின் வடிவில் வழங்கப்படுகிறது.
பின்னர், அணு மற்றும் ஆற்றல் நிலை கட்டச் சிதைவை ஏற்படுத்தும் முக்கிய காரணிகளாகக் கருதப்படும் பல்வேறு உள்ளார்ந்த புள்ளி குறைபாடுகளின் (PbFA, IFA, PbI, மற்றும் IPb எதிர்-தள ஆக்கிரமிப்பு; Pbi மற்றும் Ii இடைநிலை அணுக்கள்; மற்றும் VI, VFA, மற்றும் VPb காலியிடங்கள் உட்பட) செல்வாக்கை நாங்கள் முறையாக ஆய்வு செய்தோம். அவை படம் 1b மற்றும் துணை அட்டவணை 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. சுவாரஸ்யமாக, எல்லா குறைபாடுகளும் α-δ கட்ட மாற்றத்தின் ஆற்றல் தடையைக் குறைப்பதில்லை (படம் 1b). குறைந்த உருவாக்க ஆற்றல்கள் மற்றும் குறைந்த α-δ கட்ட மாற்ற ஆற்றல் தடைகள் ஆகிய இரண்டையும் கொண்ட குறைபாடுகள் கட்ட நிலைத்தன்மைக்குத் தீங்கு விளைவிப்பதாக நாங்கள் நம்புகிறோம். முன்னர் அறிவிக்கப்பட்டபடி, ஈயம் செறிந்த மேற்பரப்புகள் பொதுவாக ஃபார்மமைடின் PSC27-க்கு பயனுள்ளதாகக் கருதப்படுகின்றன. எனவே, ஈயம் செறிந்த நிலைமைகளின் கீழ் PbI2-முனைய (100) மேற்பரப்பில் நாங்கள் கவனம் செலுத்துகிறோம். மேற்பரப்பு உள்ளார்ந்த புள்ளி குறைபாடுகளின் குறைபாடு உருவாக்க ஆற்றல் படம் 1c மற்றும் துணை அட்டவணை 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஆற்றல் தடை (EB) மற்றும் கட்ட மாற்ற உருவாக்க ஆற்றல் (FE) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில், இந்தக் குறைபாடுகள் மூன்று வகைகளாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. வகை I (குறைந்த EB-அதிக FE): IPb, VFA மற்றும் VPb ஆகியவை கட்ட மாற்றத்திற்கான ஆற்றல் தடையைக் கணிசமாகக் குறைத்தாலும், அவை அதிக உருவாக்க ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, இந்த வகையான குறைபாடுகள் அரிதாகவே உருவாகுவதால், கட்ட மாற்றங்களில் அவை குறைந்த தாக்கத்தையே ஏற்படுத்துகின்றன என்று நாங்கள் நம்புகிறோம். வகை II (அதிக EB): மேம்படுத்தப்பட்ட α-δ கட்ட மாற்ற ஆற்றல் தடையின் காரணமாக, PbI, IFA மற்றும் PbFA போன்ற எதிர்-தளக் குறைபாடுகள் α-FAPbI3 பெரோவ்ஸ்கைட்டின் கட்ட நிலைத்தன்மையைச் சேதப்படுத்துவதில்லை. வகை III (குறைந்த EB-குறைந்த FE): ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த உருவாக்க ஆற்றல்களைக் கொண்ட VI, Ii மற்றும் Pbi குறைபாடுகள் கருப்புக் கட்டச் சிதைவை ஏற்படுத்தக்கூடும். குறிப்பாக, VI-இன் மிகக் குறைந்த FE மற்றும் EB-ஐக் கருத்தில் கொண்டு, I காலியிடங்களைக் குறைப்பதே மிகவும் பயனுள்ள உத்தி என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.
VI-ஐக் குறைப்பதற்காக, FAPbI3-இன் மேற்பரப்பை மேம்படுத்தும் பொருட்டு, நாங்கள் PbC2O4-இன் அடர்த்தியான அடுக்கை உருவாக்கினோம். ஃபீனைல்எதிலமோனியம் அயோடைடு (PEAI) மற்றும் n-ஆக்டைலமோனியம் அயோடைடு (OAI) போன்ற கரிம ஹாலைடு உப்பு செயலற்றாக்கிகளுடன் ஒப்பிடுகையில், நகரும் ஹாலஜன் அயனிகள் இல்லாத PbC2O4, வேதியியல் ரீதியாக நிலையானது, நீரில் கரையாதது, மற்றும் தூண்டப்பட்டவுடன் எளிதில் செயலிழக்கச் செய்யக்கூடியது. பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மேற்பரப்பு ஈரப்பதம் மற்றும் மின்புலத்தை இது நன்கு நிலைப்படுத்துகிறது. நீரில் PbC2O4-இன் கரைதிறன் வெறும் 0.00065 g/L மட்டுமே, இது PbSO428-ஐ விடவும் குறைவாகும். மிக முக்கியமாக, பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களின் மீது, இன் சிட்டு வினைகளைப் (கீழே காண்க) பயன்படுத்தி LOS-இன் அடர்த்தியான மற்றும் சீரான அடுக்குகளை மென்மையாகத் தயாரிக்க முடியும். துணைப் படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, FAPbI3 மற்றும் PbC2O4-க்கு இடையேயான இடைமுகப் பிணைப்பின் DFT உருவகப்படுத்துதல்களை நாங்கள் செய்தோம். துணை அட்டவணை 2, LOS உட்செலுத்தலுக்குப் பிறகு ஏற்படும் குறைபாடு உருவாக்கும் ஆற்றலை வழங்குகிறது. LOS ஆனது VI குறைபாடுகளின் உருவாக்க ஆற்றலை 0.69–1.53 eV வரை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல் (படம் 1d), இடம்பெயர்வு மேற்பரப்பு மற்றும் வெளியேறும் மேற்பரப்பில் I அயனிகளின் கிளர்வு ஆற்றலையும் அதிகரிக்கிறது (படம் 1e) என்பதை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். முதல் கட்டத்தில், I அயனிகள் பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பு வழியாக இடம்பெயர்கின்றன, VI அயனிகளை 0.61 eV ஆற்றல் தடையுடன் ஒரு படிக அமைப்பில் விட்டுச் செல்கின்றன. LOS அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட பிறகு, இடத்தடை விளைவின் காரணமாக, I அயனிகளின் இடம்பெயர்வதற்கான கிளர்வு ஆற்றல் 1.28 eV ஆக அதிகரிக்கிறது. பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பை விட்டு வெளியேறும் I அயனிகளின் இடம்பெயர்வின் போது, ​​VOC-இல் உள்ள ஆற்றல் தடையானது கட்டுப்பாட்டு மாதிரியை விட அதிகமாக உள்ளது (படம் 1e). கட்டுப்பாடு மற்றும் LOS FAPbI3-இல் உள்ள I அயனி இடம்பெயர்வுப் பாதைகளின் திட்ட வரைபடங்கள் முறையே படம் 1 f மற்றும் g-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள், LOS ஆனது VI குறைபாடுகளின் உருவாக்கத்தையும் I-இன் ஆவியாதலையும் தடுக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன, இதன் மூலம் α-விலிருந்து δ-விற்கான கட்ட நிலை மாற்றத்தின் கருவாக்கத்தைத் தடுக்கிறது.
ஆக்சாலிக் அமிலத்திற்கும் FAPbI3 பெரோவ்ஸ்கைட்டிற்கும் இடையிலான வினை சோதிக்கப்பட்டது. ஆக்சாலிக் அமிலம் மற்றும் FAPbI3 கரைசல்களைக் கலந்த பிறகு, துணைப் படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அதிக அளவு வெள்ளை வீழ்படிவு உருவானது. எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் (XRD) (துணைப் படம் 3) மற்றும் ஃபோரியர் உருமாற்ற அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல் (FTIR) (துணைப் படம் 4) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி, அந்தத் தூள் தயாரிப்பு தூய PbC2O4 பொருளாக அடையாளம் காணப்பட்டது. துணைப் படம் 5-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆக்சாலிக் அமிலம் அறை வெப்பநிலையில் ஐசோபுரோப்பைல் ஆல்கஹாலில் (IPA) சுமார் 18 mg/mL கரைதிறனுடன் அதிக அளவில் கரையக்கூடியது என்பதை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். ஒரு பொதுவான செயலற்றதாக்கும் கரைப்பானான IPA, குறுகிய நேரத்திற்கு மேல் பெரோவ்ஸ்கைட் அடுக்கைச் சேதப்படுத்தாததால், இது அடுத்தடுத்த செயலாக்கத்தை எளிதாக்குகிறது²⁹. எனவே, பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தை ஆக்சாலிக் அமிலக் கரைசலில் மூழ்கவைப்பதன் மூலமோ அல்லது ஆக்சாலிக் அமிலக் கரைசலை பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மீது சுழல் பூச்சு செய்வதன் மூலமோ, பின்வரும் வேதியியல் சமன்பாட்டின்படி பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தின் மேற்பரப்பில் மெல்லிய மற்றும் அடர்த்தியான PbC2O4-ஐ விரைவாகப் பெறலாம்: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. FAI-ஐ IPA-வில் கரைத்து, அதன்மூலம் பதப்படுத்தும் போது அகற்றலாம். LOS-இன் தடிமனை வினை நேரம் மற்றும் முன்னோடிச் செறிவைக் கொண்டு கட்டுப்படுத்தலாம்.
கட்டுப்பாட்டு மற்றும் LOS பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களின் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) படங்கள், படங்கள் 2a,b-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மேற்பரப்பு உருவவியல் நன்கு பாதுகாக்கப்பட்டுள்ளதையும், தானிய மேற்பரப்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான நுண்ணிய துகள்கள் படிந்துள்ளதையும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன; இது, அதே இடத்தில் நிகழும் வினையால் உருவான PbC2O4 அடுக்கைக் குறிக்க வேண்டும். கட்டுப்பாட்டுப் படலத்துடன் (துணைப் படம் 7) ஒப்பிடும்போது, ​​LOS பெரோவ்ஸ்கைட் படலம் சற்றே மென்மையான மேற்பரப்பையும் (துணைப் படம் 6) மற்றும் பெரிய நீர் தொடர்பு கோணத்தையும் கொண்டுள்ளது. பொருளின் மேற்பரப்பு அடுக்கை வேறுபடுத்திக் காட்ட உயர்-தெளிவுத்திறன் குறுக்கு டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (HR-TEM) பயன்படுத்தப்பட்டது. கட்டுப்பாட்டுப் படலத்துடன் (படம் 2c) ஒப்பிடும்போது, ​​LOS பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மேல் சுமார் 10 நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட சீரான மற்றும் அடர்த்தியான மெல்லிய அடுக்கு தெளிவாகத் தெரிகிறது (படம் 2d). PbC2O4 மற்றும் FAPbI3-க்கு இடையேயான இடைமுகத்தை ஆய்வு செய்ய உயர்-கோண வளைய இருண்ட-புல ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியைப் (HAADF-STEM) பயன்படுத்தும்போது, ​​FAPbI3-இன் படிகப் பகுதிகளும் PbC2O4-இன் படிகமற்ற பகுதிகளும் இருப்பதை தெளிவாகக் காண முடிகிறது (துணைப் படம் 8). ஆக்சாலிக் அமில சிகிச்சைக்குப் பிறகு பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மேற்பரப்புக் கலவையானது, படங்கள் 2e–g-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, எக்ஸ்-கதிர் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் நிறமாலையியல் (XPS) அளவீடுகள் மூலம் வகைப்படுத்தப்பட்டது. படம் 2e-இல், சுமார் 284.8 eV மற்றும் 288.5 eV-இல் உள்ள C 1s உச்சங்கள் முறையே குறிப்பிட்ட CC மற்றும் FA சிக்னல்களுக்கு உரியவை. கட்டுப்பாட்டு சவ்வுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​LOS சவ்வு 289.2 eV-இல் ஒரு கூடுதல் உச்சத்தைக் காட்டியது, இது C2O42--க்குக் காரணமாகும். LOS பெரோவ்ஸ்கைட்டின் O 1s நிறமாலை, 531.7 eV, 532.5 eV, மற்றும் 533.4 eV ஆகிய இடங்களில் வேதியியல் ரீதியாக வேறுபட்ட மூன்று O 1s சிகரங்களைக் காட்டுகிறது. இவை முறையே புரோட்டான் நீக்கப்பட்ட COO, சிதைவடையாத ஆக்சலேட் குழுக்களின் C=O 30 மற்றும் OH கூறின் O அணுக்களுடன் தொடர்புடையவை (படம் 2e). கட்டுப்பாட்டு மாதிரியில், ஒரு சிறிய O 1s சிகரம் மட்டுமே காணப்பட்டது, இது மேற்பரப்பில் வேதியியல் ரீதியாக உறிஞ்சப்பட்ட ஆக்ஸிஜனால் ஏற்பட்டிருக்கலாம். Pb 4f7/2 மற்றும் Pb 4f5/2 ஆகியவற்றின் கட்டுப்பாட்டு சவ்வு பண்புகள் முறையே 138.4 eV மற்றும் 143.3 eV இல் அமைந்துள்ளன. LOS பெரோவ்ஸ்கைட், Pb சிகரத்தில் சுமார் 0.15 eV உயர் பிணைப்பு ஆற்றலை நோக்கி நகர்வதைக் கண்டறிந்தோம், இது C2O42- மற்றும் Pb அணுக்களுக்கு இடையே ஒரு வலுவான இடைவினையைக் குறிக்கிறது (படம் 2g).
a கட்டுப்பாட்டு மற்றும் b LOS பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களின் SEM படங்கள், மேல் தோற்றம். c கட்டுப்பாட்டு மற்றும் d LOS பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களின் உயர்-தெளிவுத்திறன் குறுக்குவெட்டு ஊடுசெலுத்து மின்னணு நுண்ணோக்கி (HR-TEM). e C 1s, f O 1s மற்றும் g Pb 4f பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களின் உயர்-தெளிவுத்திறன் XPS. மூலத் தரவுகள், மூலத் தரவுக் கோப்புகளின் வடிவில் வழங்கப்பட்டுள்ளன.
DFT முடிவுகளின்படி, VI குறைபாடுகளும் I இடம்பெயர்வும் α-விலிருந்து δ-விற்கு கட்ட மாற்றத்தை எளிதில் ஏற்படுத்துகின்றன என்று கோட்பாட்டு ரீதியாகக் கணிக்கப்பட்டுள்ளது. PC-அடிப்படையிலான பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களை ஒளி மற்றும் வெப்ப அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்திய பிறகு, ஒளி மூழ்கலின் போது I2 வேகமாக வெளியிடப்படுகிறது என்று முந்தைய அறிக்கைகள் காட்டியுள்ளன31,32,33. பெரோவ்ஸ்கைட்டின் α-கட்டத்தில் ஈய ஆக்சலேட்டின் நிலைப்படுத்தும் விளைவை உறுதிப்படுத்த, நாங்கள் கட்டுப்பாட்டு மற்றும் LOS பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களை முறையே டோலுயீன் கொண்ட ஒளிபுகும் கண்ணாடி பாட்டில்களில் மூழ்கவைத்து, பின்னர் அவற்றை 24 மணி நேரத்திற்கு சூரிய ஒளியால் கதிர்வீச்சுக்கு உட்படுத்தினோம். புற ஊதா மற்றும் புலப்படும் ஒளியின் (UV-Vis) உறிஞ்சுதலை நாங்கள் அளந்தோம். படம் 3a-வில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, டோலுயீன் கரைசலில் I2 உறிஞ்சுதலின் செறிவு அளவிடப்பட்டது. கட்டுப்பாட்டு மாதிரியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​LOS-பெரோவ்ஸ்கைட்டில் மிகக் குறைந்த I2 உறிஞ்சும் செறிவு காணப்பட்டது, இது ஒளி மூழ்கலின் போது பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்திலிருந்து I2 வெளியாவதை அடர்த்தியான LOS தடுக்க முடியும் என்பதைக் குறிக்கிறது. பழமையான கட்டுப்பாட்டு மற்றும் LOS பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களின் புகைப்படங்கள், படம் 3b மற்றும் c-இன் உட்புறப் படங்களில் காட்டப்பட்டுள்ளன. LOS பெரோவ்ஸ்கைட் இன்னும் கருப்பாகவே உள்ளது, அதேசமயம் கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தின் பெரும்பகுதி மஞ்சளாக மாறியுள்ளது. மூழ்கடிக்கப்பட்ட படலத்தின் புற ஊதா-கண்ணுக்குப் புலப்படும் உட்கவர் நிறமாலைகள் படம் 3b, c-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தில் α-விற்குரிய உட்கவர்வு தெளிவாகக் குறைந்திருப்பதைக் கண்டறிந்தோம். படிக அமைப்பின் பரிணாம வளர்ச்சியை ஆவணப்படுத்த எக்ஸ்-கதிர் அளவீடுகள் செய்யப்பட்டன. 24 மணி நேர ஒளியூட்டத்திற்குப் பிறகு, கட்டுப்பாட்டு பெரோவ்ஸ்கைட் ஒரு வலுவான மஞ்சள் நிற δ-கட்ட சமிக்ஞையை (11.8°) காட்டியது, அதேசமயம் LOS பெரோவ்ஸ்கைட் ஒரு நல்ல கருப்புக் கட்டத்தைத் தக்க வைத்துக் கொண்டது (படம் 3d).
கட்டுப்பாட்டுப் படலம் மற்றும் LOS படலம் ஆகியவை 24 மணி நேரம் சூரிய ஒளியில் மூழ்கவைக்கப்பட்ட டோலுயீன் கரைசல்களின் புற ஊதா-கண்ணுக்குப் புலப்படும் உட்கவர் நிறமாலைகள். உள்ளிணைப்புப் படம், ஒவ்வொரு படலமும் சம அளவு டோலுயீனில் மூழ்கவைக்கப்பட்ட ஒரு குப்பியைக் காட்டுகிறது. b கட்டுப்பாட்டுப் படலம் மற்றும் c LOS படலத்தின் புற ஊதா-கண்ணுக்குப் புலப்படும் உட்கவர் நிறமாலைகள், 24 மணி நேரம் சூரிய ஒளியில் மூழ்கவைப்பதற்கு முன்னும் பின்னும். உள்ளிணைப்புப் படம் சோதனைப் படலத்தின் ஒரு புகைப்படத்தைக் காட்டுகிறது. d கட்டுப்பாட்டு மற்றும் LOS படலங்களின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புப் பிரதிபலிப்பு வடிவங்கள், 24 மணி நேர வெளிப்பாட்டிற்கு முன்னும் பின்னும். e கட்டுப்பாட்டுப் படலம் மற்றும் f LOS படலத்தின் SEM படங்கள், 24 மணி நேர வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு. மூலத் தரவு, மூலத் தரவுக் கோப்புகளின் வடிவில் வழங்கப்பட்டுள்ளது.
படம் 3e,f-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 24 மணி நேர ஒளியூட்டத்திற்குப் பிறகு பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தின் நுண்ணமைப்பு மாற்றங்களைக் கவனிக்க, நாங்கள் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) அளவீடுகளை மேற்கொண்டோம். கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தில், பெரிய துகள்கள் அழிக்கப்பட்டு சிறிய ஊசிகளாக மாறின, இது δ-கட்ட விளைபொருளான FAPbI3-இன் உருவமைப்பிற்கு ஒத்திருந்தது (படம் 3e). LOS படலங்களைப் பொறுத்தவரை, பெரோவ்ஸ்கைட் துகள்கள் நல்ல நிலையில் உள்ளன (படம் 3f). அயோடின் (I) இழப்பு, கருப்புக் கட்டத்திலிருந்து மஞ்சள் கட்டத்திற்கு மாறுவதை கணிசமாகத் தூண்டுகிறது என்பதையும், அதே நேரத்தில் PbC2O4 கருப்புக் கட்டத்தை நிலைப்படுத்தி, அயோடின் இழப்பைத் தடுக்கிறது என்பதையும் இந்த முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின. துகளின் மொத்தப் பகுதியை விட மேற்பரப்பில் காலியிட அடர்த்தி மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால்,34 இந்தக் கட்டம் துகளின் மேற்பரப்பில் ஏற்பட அதிக வாய்ப்புள்ளது. ஒரே நேரத்தில் அயோடினை வெளியிட்டு VI-ஐ உருவாக்குகிறது. DFT கணித்தபடி, LOS ஆனது VI குறைபாடுகள் உருவாவதைத் தடுக்கவும், அயோடின் அயனிகள் பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பிற்கு இடம்பெயர்வதைத் தடுக்கவும் முடியும்.
மேலும், வளிமண்டலக் காற்றில் (சார்பு ஈரப்பதம் 30-60%) பெரோவ்ஸ்கைட் படங்களின் ஈரப்பதம் தாங்கும் திறனில் PbC2O4 அடுக்கின் விளைவு ஆய்வு செய்யப்பட்டது. துணைப் படம் 9-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, LOS பெரோவ்ஸ்கைட் 12 நாட்களுக்குப் பிறகும் கருப்பாகவே இருந்தது, அதேசமயம் கட்டுப்பாட்டுப் படலம் மஞ்சள் நிறமாக மாறியது. XRD அளவீடுகளில், கட்டுப்பாட்டுப் படலம் FAPbI3-இன் δ கட்டத்திற்கு ஒத்த 11.8°-இல் ஒரு வலுவான சிகரத்தைக் காட்டுகிறது, அதேசமயம் LOS பெரோவ்ஸ்கைட் கருப்பு α கட்டத்தை நன்கு தக்க வைத்துக் கொள்கிறது (துணைப் படம் 10).
பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பில் ஈய ஆக்சலேட்டின் செயலற்றதாக்கும் விளைவை ஆய்வு செய்ய, நிலைத்த ஒளி உமிழ்வு (PL) மற்றும் நேர-தீர்வு ஒளி உமிழ்வு (TRPL) ஆகியவை பயன்படுத்தப்பட்டன. படம் 4a-வில், LOS படலம் அதிகரித்த PL செறிவைக் கொண்டுள்ளது என்பது காட்டப்பட்டுள்ளது. PL வரைபடப் படத்தில், 10 × 10 μm² முழுப் பரப்பளவிலும் LOS படலத்தின் செறிவு, கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தை விட (துணைப் படம் 11) அதிகமாக உள்ளது. இது, PbC₂O₄ பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தை சீராக செயலற்றதாக்குகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. கேரியர் ஆயுட்காலம், TRPL சிதைவை ஒற்றை அடுக்குக்குறிச் சார்புடன் தோராயப்படுத்துவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது (படம் 4b). LOS படலத்தின் கேரியர் ஆயுட்காலம் 5.2 μs ஆகும், இது 0.9 μs கேரியர் ஆயுட்காலம் கொண்ட கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தை விட மிக நீளமானது. இது, மேற்பரப்பு கதிர்வீச்சற்ற மறுசேர்க்கை குறைக்கப்பட்டிருப்பதைக் குறிக்கிறது.
கண்ணாடித் தளங்களில் உள்ள பெரோவ்ஸ்கைட் படங்களின் நிலையான PL மற்றும் தற்காலிக PL-இன் b-நிறமாலைகள். c சாதனத்தின் SP வளைவு (FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au). d மிகவும் திறமையான சாதனத்திலிருந்து ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட EQE நிறமாலை மற்றும் Jsc EQE நிறமாலை. d Voc வரைபடத்தின் மீது ஒரு பெரோவ்ஸ்கைட் சாதனத்தின் ஒளிச்செறிவின் சார்பு. f ஒரு ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au சுத்தமான துளை சாதனத்தைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்ட வழக்கமான MKRC பகுப்பாய்வு. VTFL என்பது அதிகபட்ச பொறி நிரப்பும் மின்னழுத்தம். இந்தத் தரவுகளிலிருந்து நாங்கள் பொறி அடர்த்தியை (Nt) கணக்கிட்டோம். மூலத் தரவு, மூலத் தரவுக் கோப்புகளின் வடிவில் வழங்கப்பட்டுள்ளது.
சாதனத்தின் செயல்திறனில் ஈய ஆக்சலேட் அடுக்கின் விளைவை ஆய்வு செய்ய, ஒரு பாரம்பரிய FTO/TiO2/SnO2/பெரோவ்ஸ்கைட்/ஸ்பைரோ-ஓஎம்இடிஏடி/Au தொடு கட்டமைப்பு பயன்படுத்தப்பட்டது. சிறந்த சாதன செயல்திறனை அடைவதற்காக, பெரோவ்ஸ்கைட் முன்னோடியில் மெத்திலமைன் ஹைட்ரோகுளோரைடுக்கு (MACl) பதிலாக ஃபார்மமைடின் குளோரைடை (FACl) ஒரு சேர்க்கையாகப் பயன்படுத்துகிறோம், ஏனெனில் FACl சிறந்த படிகத் தரத்தை வழங்குவதோடு FAPbI335-இன் பட்டை இடைவெளியையும் தவிர்க்கிறது (விரிவான ஒப்பீட்டிற்கு துணைப் படங்கள் 1 மற்றும் 2-ஐப் பார்க்கவும்). 12-14). டைஎத்தில் ஈதர் (DE) அல்லது குளோரோபென்சீன் (CB)36 உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களில் சிறந்த படிகத் தரத்தையும் விரும்பத்தக்க திசையமைப்பையும் வழங்குவதால், IPA எதிர் கரைப்பானாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது (துணைப் படங்கள் 15 மற்றும் 16). ஆக்சாலிக் அமிலச் செறிவைச் சரிசெய்வதன் மூலம், குறைபாடு செயலற்றதாக்குதல் மற்றும் மின்னூட்டக் கடத்துதல் ஆகியவற்றை நன்கு சமநிலைப்படுத்த PbC2O4-இன் தடிமன் கவனமாக உகந்ததாக்கப்பட்டது (துணைப் படம் 17). உகந்த கட்டுப்பாட்டு மற்றும் LOS சாதனங்களின் குறுக்குவெட்டு SEM படங்கள் துணைப் படம் 18-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. கட்டுப்பாட்டு மற்றும் LOS சாதனங்களுக்கான வழக்கமான மின்னோட்ட அடர்த்தி (CD) வளைவுகள் படம் 4c-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன, மேலும் பிரித்தெடுக்கப்பட்ட அளவுருக்கள் துணை அட்டவணை 3-இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. கட்டுப்பாட்டு செல்களின் அதிகபட்ச மின் மாற்றத் திறன் (PCE) 23.43% (22.94%), Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2), Voc 1.16 V (1.16 V) மற்றும் ரிவர்ஸ் (ஃபார்வர்ட்) ஸ்கேன் ஆகும். ஃபில் ஃபேக்டர் (FF) 78.40% (76.69%) ஆகும். LOS PSC-இன் அதிகபட்ச PCE 25.39% (24.79%), Jsc 25.77 mA cm-2, Voc 1.18 V, FF 83.50% (81.52%) ஆகும். நம்பகமான மூன்றாம் தரப்பு ஒளிமின்னழுத்த ஆய்வகத்தில் LOS சாதனம் 24.92% சான்றளிக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த செயல்திறனை அடைந்தது (துணைப் படம் 19). வெளிப்புற குவாண்டம் செயல்திறன் (EQE) முறையே 24.90 mA cm-2 (கட்டுப்பாடு) மற்றும் 25.18 mA cm-2 (LOS PSC) ஒருங்கிணைந்த Jsc-ஐக் கொடுத்தது, இது நிலையான AM 1.5 G நிறமாலையில் அளவிடப்பட்ட Jsc உடன் நல்ல இணக்கத்தைக் கொண்டிருந்தது (படம் 4d). கட்டுப்பாடு மற்றும் LOS PSC-களுக்கான அளவிடப்பட்ட PCE-களின் புள்ளிவிவரப் பரவல் துணைப் படம் 20-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
படம் 4e-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பொறி-உதவி மேற்பரப்பு மறுசேர்க்கையில் PbC2O4-இன் விளைவை ஆய்வு செய்வதற்காக, Voc மற்றும் ஒளிச்செறிவுக்கு இடையேயான தொடர்பு கணக்கிடப்பட்டது. LOS சாதனத்திற்கான பொருத்தப்பட்ட கோட்டின் சாய்வு 1.16 kBT/sq ஆகும், இது கட்டுப்பாட்டு சாதனத்திற்கான பொருத்தப்பட்ட கோட்டின் சாய்வை (1.31 kBT/sq) விடக் குறைவாக உள்ளது. இது, ஏமாற்றுப் பொறிகளால் ஏற்படும் மேற்பரப்பு மறுசேர்க்கையைத் தடுப்பதற்கு LOS பயனுள்ளதாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது. படம் 4f-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு துளைச் சாதனத்தின் (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) இருள் IV பண்பை அளவிடுவதன் மூலம், ஒரு பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தின் குறைபாட்டு அடர்த்தியை அளவறிந்து அளவிட, நாங்கள் விண் மின்னூட்ட மின்னோட்ட வரம்பு (SCLC) தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறோம். பொறி அடர்த்தி Nt = 2ε0εVTFL/eL2 என்ற சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது, இதில் ε என்பது பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தின் சார்பு மின்காப்பு மாறிலி, ε0 என்பது வெற்றிடத்தின் மின்காப்பு மாறிலி, VTFL என்பது பொறியை நிரப்புவதற்கான வரம்பு மின்னழுத்தம், e என்பது மின்னூட்டம், L என்பது பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தின் தடிமன் (650 nm) ஆகும். VOC சாதனத்தின் குறைபாடு அடர்த்தி 1.450 × 1015 cm–3 எனக் கணக்கிடப்பட்டுள்ளது, இது கட்டுப்பாட்டு சாதனத்தின் குறைபாடு அடர்த்தியான 1.795 × 1015 cm–3 ஐ விடக் குறைவாகும்.
அதன் நீண்ட கால செயல்திறன் நிலைத்தன்மையை ஆராய்வதற்காக, உறையிடப்படாத சாதனம் நைட்ரஜன் வாயுவின் கீழ், முழு பகல் வெளிச்சத்தில் அதன் அதிகபட்ச திறன் புள்ளியில் (MPP) சோதிக்கப்பட்டது (படம் 5a). 550 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, LOS சாதனம் அதன் அதிகபட்ச செயல்திறனில் 92%-ஐத் தக்க வைத்துக் கொண்டது, அதே நேரத்தில் கட்டுப்பாட்டுச் சாதனத்தின் செயல்திறன் அதன் அசல் செயல்திறனில் 60%-ஆகக் குறைந்துவிட்டது. பழைய சாதனத்தில் உள்ள தனிமங்களின் பரவல், டைம்-ஆஃப்-ஃபிளைட் செகண்டரி அயன் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி (ToF-SIMS) மூலம் அளவிடப்பட்டது (படம் 5b, c). மேல் தங்கக் கட்டுப்பாட்டுப் பகுதியில் அயோடின் அதிக அளவில் குவிந்திருப்பதைக் காணலாம். மந்த வாயுப் பாதுகாப்பு நிலைமைகள், ஈரப்பதம் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் போன்ற சுற்றுச்சூழலைச் சிதைக்கும் காரணிகளைத் தவிர்க்கின்றன, இது உள் இயக்கமுறைகளே (அதாவது, அயனி இடம்பெயர்வு) இதற்குக் காரணம் என்பதைக் காட்டுகிறது. ToF-SIMS முடிவுகளின்படி, Au மின்முனையில் I- மற்றும் AuI2- அயனிகள் கண்டறியப்பட்டன, இது பெரோவ்ஸ்கைட்டிலிருந்து Au-க்குள் I-இன் பரவலைக் குறிக்கிறது. கட்டுப்பாட்டுச் சாதனத்தில் உள்ள I- மற்றும் AuI2- அயனிகளின் சமிக்ஞை செறிவு, VOC மாதிரியை விட சுமார் 10 மடங்கு அதிகமாக உள்ளது. முந்தைய அறிக்கைகள், அயனி ஊடுருவல் ஸ்பைரோ-ஓஎம்இடிஏடி-யின் துளைக் கடத்துத்திறனில் விரைவான சரிவுக்கும், மேல் மின்முனை அடுக்கின் வேதியியல் அரிப்பிற்கும் வழிவகுக்கும் என்றும், அதன் மூலம் சாதனத்தில் உள்ள இடைமுகத் தொடர்பை மோசமாக்கும் என்றும் காட்டியுள்ளன37,38. Au மின்முனை அகற்றப்பட்டு, ஸ்பைரோ-ஓஎம்இடிஏடி அடுக்கு குளோரோபென்சீன் கரைசலைக் கொண்டு அடி மூலக்கூறிலிருந்து சுத்தம் செய்யப்பட்டது. பின்னர், கிரேசிங் இன்சிடென்ஸ் எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராக்ஷன் (GIXRD) (படம் 5d) பயன்படுத்தி அந்தப் படலத்தின் பண்புகளை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தில் 11.8°-ல் ஒரு தெளிவான டிஃப்ராக்ஷன் உச்சம் இருப்பதையும், அதே சமயம் LOS மாதிரியில் புதிய டிஃப்ராக்ஷன் உச்சம் எதுவும் தோன்றவில்லை என்பதையும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. கட்டுப்பாட்டுப் படலத்தில் I அயனிகளின் பெரும் இழப்புகள் δ கட்டத்தின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கின்றன என்பதையும், அதே சமயம் LOS படலத்தில் இந்த செயல்முறை தெளிவாகத் தடுக்கப்படுகிறது என்பதையும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன.
நைட்ரஜன் வளிமண்டலத்திலும், புற ஊதா வடிகட்டி இல்லாத சூரிய ஒளியிலும், மூடப்படாத ஒரு சாதனத்தின் 575 மணி நேர தொடர்ச்சியான MPP கண்காணிப்பு. LOS MPP கட்டுப்பாட்டு சாதனம் மற்றும் பழமையாகும் சாதனத்தில் b I- மற்றும் c AuI2- அயனிகளின் ToF-SIMS பரவல். மஞ்சள், பச்சை மற்றும் ஆரஞ்சு நிறங்களின் சாயல்கள் முறையே Au, Spiro-OMeTAD மற்றும் பெரோவ்ஸ்கைட்டைக் குறிக்கின்றன. d MPP சோதனைக்குப் பிறகு பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தின் GIXRD. மூலத் தரவு, மூலத் தரவுக் கோப்புகளின் வடிவில் வழங்கப்பட்டுள்ளது.
PbC2O4 அயனி இடம்பெயர்வைத் தடுக்க முடியும் என்பதை உறுதிப்படுத்த, வெப்பநிலை சார்ந்த கடத்துத்திறன் அளவிடப்பட்டது (துணைப் படம் 21). அயனி இடம்பெயர்வின் கிளர்வு ஆற்றல் (Ea), வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் (T) FAPbI3 படலத்தின் கடத்துத்திறனில் (σ) ஏற்படும் மாற்றத்தை அளவிடுவதன் மூலமும், நெர்ன்ஸ்ட்-ஐன்ஸ்டீன் தொடர்பைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது: σT = σ0exp(−Ea/kBT), இதில் σ0 ஒரு மாறிலி, kB என்பது போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி. ln(σT) மற்றும் 1/T-க்கு இடையேயான சாய்விலிருந்து Ea-வின் மதிப்பை நாம் பெறுகிறோம், இது கட்டுப்பாட்டுக் கருவிக்கு 0.283 eV ஆகவும், LOS கருவிக்கு 0.419 eV ஆகவும் உள்ளது.
சுருக்கமாக, FAPbI3 பெரோவ்ஸ்கைட்டின் சிதைவுப் பாதையையும், α-δ கட்ட மாற்றத்தின் ஆற்றல் தடையின் மீது பல்வேறு குறைபாடுகளின் தாக்கத்தையும் கண்டறிவதற்கான ஒரு கோட்பாட்டு கட்டமைப்பை நாங்கள் வழங்குகிறோம். இந்தக் குறைபாடுகளில், VI குறைபாடுகள் α-விலிருந்து δ-விற்கு ஒரு கட்ட மாற்றத்தை எளிதில் ஏற்படுத்தும் என்று கோட்பாட்டு ரீதியாகக் கணிக்கப்பட்டுள்ளது. I வெற்றிடங்கள் உருவாவதையும், I அயனிகளின் இடப்பெயர்ச்சியையும் தடுப்பதன் மூலம் FAPbI3-இன் α-கட்டத்தை நிலைப்படுத்த, நீரில் கரையாத மற்றும் வேதியியல் ரீதியாக நிலையான PbC2O4-இன் அடர்த்தியான அடுக்கு அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த உத்தி, இடைமுக கதிர்வீச்சற்ற மறுசேர்க்கையை கணிசமாகக் குறைத்து, சூரிய மின்கலத்தின் செயல்திறனை 25.39% ஆக அதிகரித்து, இயக்க நிலைத்தன்மையையும் மேம்படுத்துகிறது. குறைபாடுகளால் தூண்டப்படும் α-விலிருந்து δ-விற்கான கட்ட மாற்றத்தைத் தடுப்பதன் மூலம், திறமையான மற்றும் நிலையான ஃபார்மமைடின் PSC-களை அடைவதற்கு எங்கள் முடிவுகள் வழிகாட்டுதலை வழங்குகின்றன.
டைட்டானியம்(IV) ஐசோபுரோபாக்சைடு (TTIP, 99.999%) சிக்மா-ஆல்ட்ரிச் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டது. ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl, 35.0–37.0%) மற்றும் எத்தனால் (நீரற்றது) ஆகியவை குவாங்சோ கெமிக்கல் இண்டஸ்ட்ரி நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டன. SnO2 (15 wt% டின்(IV) ஆக்சைடு கூழ்மக் கரைசல்) ஆல்ஃபா ஏசர் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டது. ஈயம்(II) அயோடைடு (PbI2, 99.99%) TCI ஷாங்காய் (சீனா) நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டது. ஃபார்மமைடின் அயோடைடு (FAI, ≥99.5%), ஃபார்மமைடின் குளோரைடு (FACl, ≥99.5%), மெத்திலமைன் ஹைட்ரோகுளோரைடு (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-டெட்ராகிஸ்-(N,N-டை-p))-மெத்தாக்ஸிஅனிலின்)-9,9′-ஸ்பைரோபைஃப்ளூரின் (Spiro-OMeTAD, ≥99.5%), லித்தியம் பிஸ்(டிரைஃப்ளூரோமீத்தேன்)சல்ஃபோனைலிமைடு (Li-TFSI, 99.95%), 4-டெர்ட்-பியூட்டைல்பைரிடின் (tBP, 96%) ஆகியவை சியான் பாலிமர் லைட் டெக்னாலஜி கம்பெனி (சீனா) நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டன. N,N-டைமெத்தில்ஃபார்மமைடு (DMF, 99.8%), டைமெத்தில் சல்ஃபாக்சைடு (DMSO, 99.9%), ஐசோபுரோப்பைல் ஆல்கஹால் (IPA, 99.8%), குளோரோபென்சீன் (CB, 99.8%), அசிட்டோநைட்ரைல் (ACN). சிக்மா-ஆல்ட்ரிச் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டது. ஆக்சாலிக் அமிலம் (H2C2O4, 99.9%) மேக்லின் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டது. அனைத்து வேதிப்பொருட்களும் வேறு எந்த மாற்றங்களும் செய்யப்படாமல், பெறப்பட்ட நிலையிலேயே பயன்படுத்தப்பட்டன.
ITO அல்லது FTO அடி மூலக்கூறுகள் (1.5 × 1.5 செ.மீ²) முறையே டிடர்ஜென்ட், அசிட்டோன் மற்றும் எத்தனால் கொண்டு 10 நிமிடங்களுக்கு மீயொலி முறையில் சுத்தம் செய்யப்பட்டு, பின்னர் நைட்ரஜன் நீரோட்டத்தின் கீழ் உலர்த்தப்பட்டன. ஒரு FTO அடி மூலக்கூறின் மீது, எத்தனாலில் உள்ள டைட்டேனியம் டைஐசோப்ரோபாக்ஸிபிஸ்(அசிடைல்அசிட்டோனேட்) கரைசலை (1/25, v/v) பயன்படுத்தி, 500 °C வெப்பநிலையில் 60 நிமிடங்களுக்கு ஒரு அடர்த்தியான TiO₂ தடுப்பு அடுக்கு படியவைக்கப்பட்டது. SnO₂ கூழ்மக் கரைசல், அயனியகற்றப்பட்ட நீரில் 1:5 என்ற கன அளவு விகிதத்தில் நீர்க்கப்பட்டது. 20 நிமிடங்களுக்கு UV ஓசோன் கொண்டு பதப்படுத்தப்பட்ட ஒரு சுத்தமான அடி மூலக்கூறின் மீது, SnO₂ நானோ துகள்களின் ஒரு மெல்லிய படலம் 4000 rpm வேகத்தில் 30 விநாடிகளுக்குப் படியவைக்கப்பட்டு, பின்னர் 150 °C வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்களுக்கு முன்சூடு செய்யப்பட்டது. பெரோவ்ஸ்கைட் முன்னோடி கரைசலுக்காக, 275.2 மி.கி FAI, 737.6 மி.கி PbI2 மற்றும் FACl (20 மோல்%) ஆகியவை DMF/DMSO (15/1) கலப்பு கரைப்பானில் கரைக்கப்பட்டன. புற ஊதா-ஓசோன் மூலம் பதப்படுத்தப்பட்ட SnO2 அடுக்கின் மீது 40 μL பெரோவ்ஸ்கைட் முன்னோடி கரைசலை, சுற்றுப்புற காற்றில் 25 விநாடிகளுக்கு 5000 rpm வேகத்தில் மையவிலக்கு செய்வதன் மூலம் பெரோவ்ஸ்கைட் அடுக்கு தயாரிக்கப்பட்டது. கடைசி முறைக்கு 5 விநாடிகள் கழித்து, 50 μL MACl IPA கரைசல் (4 மி.கி/மி.லி) ஒரு எதிர் கரைப்பானாக அடி மூலக்கூறின் மீது விரைவாக இடப்பட்டது. பின்னர், புதிதாக தயாரிக்கப்பட்ட படலங்கள் 150°C வெப்பநிலையில் 20 நிமிடங்களுக்கும், பின்னர் 100°C வெப்பநிலையில் 10 நிமிடங்களுக்கும் பதப்படுத்தப்பட்டன. பெரோவ்ஸ்கைட் படலத்தை அறை வெப்பநிலைக்குக் குளிர்வித்த பிறகு, பெரோவ்ஸ்கைட் மேற்பரப்பை செயலற்றதாக்குவதற்காக, H2C2O4 கரைசல் (1 மிலி IPA-இல் கரைக்கப்பட்ட 1, 2, 4 மி.கி) 30 விநாடிகளுக்கு 4000 rpm வேகத்தில் மையவிலக்கு செய்யப்பட்டது. 72.3 மி.கி ஸ்பைரோ-ஓஎம்இடிஏடி, 1 மிலி சிபி, 27 µl tBP மற்றும் 17.5 µl Li-TFSI (1 மிலி அசிட்டோநைட்ரைலில் 520 மி.கி) ஆகியவற்றைக் கலந்து தயாரிக்கப்பட்ட ஸ்பைரோ-ஓஎம்இடிஏடி கரைசல், 30 விநாடிகளுக்குள் 4000 rpm வேகத்தில் படலத்தின் மீது சுழல் பூச்சு செய்யப்பட்டது. இறுதியாக, 100 nm தடிமன் கொண்ட Au அடுக்கு, வெற்றிடத்தில் 0.05 nm/s (0~1 nm), 0.1 nm/s (2~15 nm) மற்றும் 0.5 nm/s (16~100 nm) என்ற விகிதத்தில் ஆவியாக்கப்பட்டது.
பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களின் SC செயல்திறன், கீத்லி 2400 மீட்டரைப் பயன்படுத்தி, சோலார் சிமுலேட்டர் (SS-X50) ஒளியூட்டத்தின் கீழ் 100 mW/cm² ஒளிச்செறிவில் அளவிடப்பட்டது மற்றும் அளவுத்திருத்தம் செய்யப்பட்ட தரநிலை சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்களைப் பயன்படுத்தி சரிபார்க்கப்பட்டது. வேறுவிதமாகக் குறிப்பிடப்படாத வரையில், SP வளைவுகள் நைட்ரஜன் நிரப்பப்பட்ட கையுறைப் பெட்டியில் அறை வெப்பநிலையில் (~25°C) முன்னோக்கிய மற்றும் பின்னோக்கிய ஸ்கேன் முறைகளில் (மின்னழுத்தப் படிநிலை 20 mV, தாமத நேரம் 10 ms) அளவிடப்பட்டன. அளவிடப்பட்ட PSC-க்கான 0.067 cm² பயனுள்ள பரப்பளவைத் தீர்மானிக்க ஒரு நிழல் முகமூடி பயன்படுத்தப்பட்டது. EQE அளவீடுகள் சுற்றுப்புறக் காற்றில், சாதனத்தின் மீது ஒற்றை நிற ஒளியைக் குவித்து, PVE300-IVT210 அமைப்பைப் (இண்டஸ்ட்ரியல் விஷன் டெக்னாலஜி(ஸ்) பிரைவேட் லிமிடெட்) பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்பட்டன. சாதனத்தின் நிலைத்தன்மைக்காக, உறையிடப்படாத சூரிய மின்கலங்களின் சோதனை, UV வடிகட்டி இல்லாமல், 100 mW/cm² அழுத்தத்தில் ஒரு நைட்ரஜன் கையுறைப் பெட்டியில் மேற்கொள்ளப்பட்டது. ToF-SIMS ஆனது PHI nanoTOFII டைம்-ஆஃப்-ஃபிளைட் SIMS-ஐப் பயன்படுத்தி அளவிடப்படுகிறது. 400×400 µm பரப்பளவு கொண்ட 4 kV Ar அயன் துப்பாக்கியைப் பயன்படுத்தி ஆழப் பகுப்பாய்வு பெறப்பட்டது.
5.0 × 10–7 Pa அழுத்தத்தில், மோனோகுரோமாடைஸ்டு Al Kα (XPS பயன்முறைக்கு) பயன்படுத்தி, தெர்மோ-விஜி சயின்டிஃபிக் அமைப்பில் (ESCALAB 250) எக்ஸ்-ரே ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (XPS) அளவீடுகள் செய்யப்பட்டன. JEOL-JSM-6330F அமைப்பில் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) செய்யப்பட்டது. பெரோவ்ஸ்கைட் படங்களின் மேற்பரப்பு உருவவியல் மற்றும் சொரசொரப்பு ஆகியவை அணு விசை மைக்ரோஸ்கோபி (AFM) (ப்ரூக்கர் டைமென்ஷன் ஃபாஸ்ட்ஸ்கேன்) பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டன. STEM மற்றும் HAADF-STEM ஆகியவை FEI டைட்டன் தெமிஸ் STEM-இல் வைக்கப்பட்டுள்ளன. UV-3600Plus (ஷிமாட்சு கார்ப்பரேஷன்) பயன்படுத்தி UV–Vis உறிஞ்சுதல் நிறமாலைகள் அளவிடப்பட்டன. கீத்லி 2400 மீட்டரில் விண் மின்னூட்ட வரம்பு மின்னோட்டம் (SCLC) பதிவு செய்யப்பட்டது. FLS 1000 ஃபோட்டோலுமினெசென்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி, கேரியர் ஆயுட்காலச் சிதைவின் நிலைத்த ஃபோட்டோலுமினெசென்ஸ் (PL) மற்றும் நேர-தீர்வு ஃபோட்டோலுமினெசென்ஸ் (TRPL) ஆகியவை அளவிடப்பட்டன. PL மேப்பிங் படங்கள் ஹொரிபா லேப்ராம் ராமன் சிஸ்டம் HR எவல்யூஷன் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டன. ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல் (FTIR) தெர்மோ-ஃபிஷர் நிக்கோலெட் NXR 9650 சிஸ்டம் பயன்படுத்தி நிகழ்த்தப்பட்டது.
இந்த ஆய்வில், α-கட்டத்திலிருந்து δ-கட்டத்திற்கான கட்ட நிலைமாற்றப் பாதையை ஆய்வு செய்ய, நாங்கள் SSW பாதை மாதிரி முறையைப் பயன்படுத்துகிறோம். SSW முறையில், நிலை ஆற்றல் பரப்பின் இயக்கமானது சீரற்ற மென் அலைவின் (இரண்டாம் வகைக்கெழு) திசையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது நிலை ஆற்றல் பரப்பின் விரிவான மற்றும் புறநிலை ஆய்வை அனுமதிக்கிறது. இந்த ஆய்வில், 72-அணுக்கள் கொண்ட ஒரு சூப்பர்கெல்லில் பாதை மாதிரி எடுக்கப்படுகிறது, மேலும் 100-க்கும் மேற்பட்ட ஆரம்ப/இறுதி நிலை (IS/FS) ஜோடிகள் DFT மட்டத்தில் சேகரிக்கப்படுகின்றன. IS/FS ஜோடி தரவுத் தொகுப்பின் அடிப்படையில், அணுக்களுக்கு இடையேயான தொடர்பைக் கொண்டு ஆரம்ப அமைப்பையும் இறுதி அமைப்பையும் இணைக்கும் பாதையைத் தீர்மானிக்க முடியும், பின்னர் மாறக்கூடிய அலகுப் பரப்பின் வழியான இருவழி இயக்கத்தைப் பயன்படுத்தி நிலைமாற்ற நிலையைச் சீராகத் தீர்மானிக்கும் முறை (VK-DESV) பயன்படுத்தப்படுகிறது. நிலைமாற்ற நிலையைத் தேடிய பிறகு, ஆற்றல் தடைகளைத் தரவரிசைப்படுத்துவதன் மூலம் மிகக் குறைந்த தடையைக் கொண்ட பாதையைத் தீர்மானிக்க முடியும்.
அனைத்து DFT கணக்கீடுகளும் VASP (பதிப்பு 5.3.5) ஐப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டன, இதில் C, N, H, Pb, மற்றும் I அணுக்களின் எலக்ட்ரான்-அயன் இடைவினைகள் ஒரு திட்டமிடப்பட்ட பெருக்கப்பட்ட அலை (PAW) திட்டத்தால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. பரிமாற்றத் தொடர்புச் சார்பு, பெர்டியூ-பர்க்-எர்ன்செர்ஹாஃப் அளவுருவாக்கத்தில் பொதுப்படுத்தப்பட்ட சாய்வு தோராயமாக்கலால் விவரிக்கப்படுகிறது. தள அலைகளுக்கான ஆற்றல் வரம்பு 400 eV ஆக அமைக்கப்பட்டது. மோன்கோர்ஸ்ட்-பேக் k-புள்ளி கட்டம் (2 × 2 × 1) அளவைக் கொண்டுள்ளது. அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்கும், அதிகபட்ச அழுத்தக் கூறு 0.1 GPa க்கும் கீழும், அதிகபட்ச விசைக் கூறு 0.02 eV/Å க்கும் கீழும் வரும் வரை, படிகக்கூடு மற்றும் அணு நிலைகள் முழுமையாக உகந்ததாக்கப்பட்டன. மேற்பரப்பு மாதிரியில், FAPbI3 இன் மேற்பரப்பு 4 அடுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது, கீழ் அடுக்கில் FAPbI3 இன் உடலை உருவகப்படுத்தும் நிலையான அணுக்கள் உள்ளன, மேலும் மேல் மூன்று அடுக்குகளும் உகந்ததாக்கும் செயல்பாட்டின் போது சுதந்திரமாக நகரக்கூடியவை. PbC2O4 அடுக்கு 1 ML தடிமன் கொண்டது மற்றும் FAPbI3-இன் I-முனைய மேற்பரப்பில் அமைந்துள்ளது, அங்கு Pb ஆனது 1 I மற்றும் 4 O உடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது.
ஆய்வு வடிவமைப்பு பற்றிய கூடுதல் தகவல்களுக்கு, இந்தக் கட்டுரையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள இயற்கை தொகுப்பு அறிக்கை சுருக்கத்தைப் பார்க்கவும்.
இந்த ஆய்வின் போது பெறப்பட்ட அல்லது பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்துத் தரவுகளும் வெளியிடப்பட்ட கட்டுரையிலும், துணைத் தகவல் மற்றும் மூலத் தரவுக் கோப்புகளிலும் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன. இந்த ஆய்வில் வழங்கப்பட்டுள்ள மூலத் தரவுகள் https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440 என்ற முகவரியில் கிடைக்கின்றன. இந்தக் கட்டுரைக்கான மூலத் தரவுகள் வழங்கப்பட்டுள்ளன.
கிரீன், எம். மற்றும் பலர். சூரிய மின்கல செயல்திறன் அட்டவணைகள் (57வது பதிப்பு). நிரல். ஒளிமின். வளம். பயன்பாடு. 29, 3–15 (2021).
பார்க்கர் ஜே. மற்றும் பலர். ஆவியாகும் ஆல்கைல் அம்மோனியம் குளோரைடுகளைப் பயன்படுத்தி பெரோவ்ஸ்கைட் அடுக்குகளின் வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்துதல். நேச்சர் 616, 724–730 (2023).
ஸாவோ ஒய். மற்றும் பலர். செயலற்ற (PbI2)2RbCl, உயர் செயல்திறன் கொண்ட சூரிய மின்கலங்களுக்காக பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களை நிலைப்படுத்துகிறது. சயின்ஸ் 377, 531–534 (2022).
டான், கே. மற்றும் பலர். டைமெதிலாக்ரிடினைல் டோபன்ட்டைப் பயன்படுத்தும் தலைகீழ் பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்கள். நேச்சர், 620, 545–551 (2023).
ஹான், கே. மற்றும் பலர். ஒற்றைப் படிக ஃபார்மமைடின் ஈய அயோடைடு (FAPbI3): கட்டமைப்பு, ஒளியியல் மற்றும் மின் பண்புகள் குறித்த நுண்ணறிவுகள். அட்வெர்ப். மேட். 28, 2253–2258 (2016).
மாஸ்ஸி, எஸ். மற்றும் பலர். FAPbI3 மற்றும் CsPbI3 இல் கருப்பு பெரோவ்ஸ்கைட் கட்டத்தின் நிலைப்படுத்தல். AKS எனர்ஜி கம்யூனிகேஷன்ஸ். 5, 1974–1985 (2020).
யூ, ஜே.ஜே., மற்றும் பலர். மேம்படுத்தப்பட்ட கேரியர் மேலாண்மை மூலம் திறமையான பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்கள். நேச்சர் 590, 587–593 (2021).
சலிபா எம். மற்றும் பலர். பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களில் ரூபிடியம் நேர்மின் அயனிகளைச் சேர்ப்பது ஒளிமின்னழுத்த செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. சயின்ஸ் 354, 206–209 (2016).
சலிபா எம். மற்றும் பலர். மும்மை நேர்மின் அயனி பெரோவ்ஸ்கைட் சீசியம் சூரிய மின்கலங்கள்: மேம்பட்ட நிலைத்தன்மை, மீண்டும் மீண்டும் உருவாக்கும் தன்மை மற்றும் உயர் செயல்திறன். ஆற்றல் சூழல். அறிவியல். 9, 1989–1997 (2016).
குய் எக்ஸ். மற்றும் பலர். உயர் செயல்திறன் பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களில் FAPbI3 கட்ட நிலைப்படுத்தலில் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள். சோல். RRL 6, 2200497 (2022).
டெலகெட்டா எஸ். மற்றும் பலர். கலப்பு ஹாலைடு கரிம-கனிம பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளின் பகுத்தறிவுபடுத்தப்பட்ட ஒளித்தூண்டப்பட்ட கட்டப் பிரிப்பு. நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் 8, 200 (2017).
ஸ்லாட்கேவேஜ், டி.ஜே. மற்றும் பலர். ஹாலைடு பெரோவ்ஸ்கைட் உறிஞ்சிகளில் ஒளியால் தூண்டப்பட்ட கட்டப் பிரிப்பு. ஏகேஎஸ் எனர்ஜி கம்யூனிகேஷன்ஸ். 1, 1199–1205 (2016).
சென், எல். மற்றும் பலர். ஃபார்மமைடின் லெட் டிரையோடைடு பெரோவ்ஸ்கைட் ஒற்றைப் படிகத்தின் உள்ளார்ந்த கட்ட நிலைத்தன்மை மற்றும் உள்ளார்ந்த பட்டை இடைவெளி. அஞ்சிவா. கெமிக்கல். இன்டர்நேஷனலிட்டி. பதிப்பு. 61. e202212700 (2022).
டுயின்ஸ்டி, ஈ.ஏ. முதலியன. மெத்திலீன்டையமோனியத்தின் சிதைவு மற்றும் ஈய டிரையோடைடு ஃபார்மமைடினின் கட்ட நிலைப்படுத்தலில் அதன் பங்கைப் புரிந்து கொள்ளுங்கள். ஜே. கெம். பிட்ச். 18, 10275–10284 (2023).
லு, எச்.இசட் மற்றும் பலர். கருப்பு பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களான FAPbI3-இன் திறமையான மற்றும் நிலையான ஆவிப் படிவு. சயின்ஸ் 370, 74 (2020).
டோஹெர்டி, டி.ஏ.எஸ் முதலியன. நிலையான சாய்ந்த எண்முக ஹாலைடு பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள், வரையறுக்கப்பட்ட பண்புகளைக் கொண்ட கட்டங்களின் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட உருவாக்கத்தை அடக்குகின்றன. சயின்ஸ் 374, 1598–1605 (2021).
ஹோ, கே. மற்றும் பலர். ஈரப்பதம் மற்றும் ஒளியின் தாக்கத்தின் கீழ் ஃபார்மமைடின் துகள்கள் மற்றும் சீசியம் மற்றும் ஈய அயோடைடு பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளின் உருமாற்றம் மற்றும் சிதைவுக்கான வழிமுறைகள். ஏகேஎஸ் எனர்ஜி கம்யூனிகேஷன்ஸ். 6, 934–940 (2021).
ஜெங் ஜே. மற்றும் பலர். α-FAPbI3 பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்களுக்கான போலி ஹாலைடு எதிர்மின் அயனிகளின் உருவாக்கம். நேச்சர் 592, 381–385 (2021).