ຂອບໃຈທີ່ທ່ານເຂົ້າມາຢ້ຽມຊົມ Nature.com. ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບເວີຊັນທີ່ທ່ານກຳລັງໃຊ້ຢູ່ນັ້ນຮອງຮັບ CSS ໄດ້ຈຳກັດ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບເວີຊັນໃໝ່ກວ່າ (ຫຼື ປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ໃນລະຫວ່າງນີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການຮອງຮັບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາກຳລັງສະແດງເວັບໄຊໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ຫຼື JavaScript.
ການເຮັດໃຫ້ຂໍ້ບົກຜ່ອງຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງແຜງແສງອາທິດທີ່ມີທາດ lead triiodide perovskite, ແຕ່ຜົນກະທົບຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງ α-phase ຍັງບໍ່ຊັດເຈນ; ໃນທີ່ນີ້, ໂດຍການໃຊ້ທິດສະດີໜ້າທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນ, ພວກເຮົາລະບຸເສັ້ນທາງການເສື່ອມສະພາບຂອງ formamidine lead triiodide perovskite ຈາກ α-phase ໄປຫາ δ-phase ເປັນຄັ້ງທຳອິດ ແລະ ສຶກສາຜົນກະທົບຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆຕໍ່ອຸປະສັກພະລັງງານການຫັນປ່ຽນໄລຍະ. ຜົນການຈຳລອງຄາດຄະເນວ່າຕຳແໜ່ງວ່າງຂອງທາດໄອໂອດິນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມສະພາບຫຼາຍທີ່ສຸດ ເພາະວ່າພວກມັນຫຼຸດອຸປະສັກພະລັງງານສຳລັບການຫັນປ່ຽນໄລຍະ α-δ ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ແລະ ມີພະລັງງານການສ້າງຕົວຕໍ່າສຸດຢູ່ທີ່ໜ້າດິນ perovskite. ການນຳເອົາຊັ້ນໜາແໜ້ນຂອງທາດ lead oxalate ທີ່ບໍ່ລະລາຍໃນນ້ຳລົງເທິງໜ້າດິນ perovskite ຍັບຍັ້ງການເສື່ອມສະພາບຂອງ α-phase ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ປ້ອງກັນການເຄື່ອນຍ້າຍ ແລະ ການລະເຫີຍຂອງທາດໄອໂອດິນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ກົນລະຍຸດນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການລວມຕົວທີ່ບໍ່ແມ່ນລັງສີລະຫວ່າງໜ້າດິນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ແລະ ເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງແຜງແສງອາທິດເປັນ 25.39% (ຮັບຮອງ 24.92%). ອຸປະກອນທີ່ບໍ່ໄດ້ຫຸ້ມຫໍ່ຍັງສາມາດຮັກສາປະສິດທິພາບເດີມ 92% ໄດ້ຫຼັງຈາກໃຊ້ງານດ້ວຍພະລັງງານສູງສຸດເປັນເວລາ 550 ຊົ່ວໂມງພາຍໃຕ້ການຈຳລອງການສ່ອງແສງມວນອາກາດ 1.5 G.
ປະສິດທິພາບການປ່ຽນພະລັງງານ (PCE) ຂອງແຜງແສງອາທິດ perovskite (PSCs) ໄດ້ບັນລຸລະດັບສູງສຸດທີ່ໄດ້ຮັບການຮັບຮອງທີ່ 26%1. ນັບຕັ້ງແຕ່ປີ 2015, PSCs ທີ່ທັນສະໄໝໄດ້ເລືອກໃຊ້ formamidine triiodide perovskite (FAPbI3) ເປັນຊັ້ນດູດຊຶມແສງ ເນື່ອງຈາກມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ ແລະ ມີຊ່ອງຫວ່າງແຖບພິເສດໃກ້ກັບຂີດຈຳກັດ Shockley-Keisser ທີ່ 2,3,4. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ຟິມ FAPbI3 ມີການຫັນປ່ຽນໄລຍະຈາກໄລຍະ α ສີດຳໄປສູ່ໄລຍະ δ ສີເຫຼືອງທີ່ບໍ່ແມ່ນ perovskite ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ 5,6. ເພື່ອປ້ອງກັນການສ້າງຕັ້ງຂອງໄລຍະ delta, ສ່ວນປະກອບ perovskite ທີ່ສັບສົນຕ່າງໆໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນ. ຍຸດທະສາດທົ່ວໄປທີ່ສຸດເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້ແມ່ນການປະສົມ FAPbI3 ກັບການປະສົມປະສານຂອງ methyl ammonium (MA+), cesium (Cs+) ແລະ bromide (Br-) ions 7,8,9. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໄຮບຣິດເປີອຟສະໄກຕ໌ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກການຂະຫຍາຍຊ່ອງຫວ່າງແຖບ ແລະ ການແຍກໄລຍະທີ່ເກີດຈາກແສງ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງໃນການປະຕິບັດງານຂອງ PSCs10,11,12 ທີ່ໄດ້ຮັບ.
ການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ FAPbI3 ຜລຶກດຽວທີ່ບໍລິສຸດໂດຍບໍ່ມີການເສີມໃດໆມີຄວາມໝັ້ນຄົງທີ່ດີເລີດເນື່ອງຈາກຄວາມເປັນຜລຶກທີ່ດີເລີດ ແລະ ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງຕໍ່າ13,14. ດັ່ງນັ້ນ, ການຫຼຸດຜ່ອນຂໍ້ບົກຜ່ອງໂດຍການເພີ່ມຄວາມເປັນຜລຶກຂອງ FAPbI3 ທີ່ເປັນກຸ່ມແມ່ນຍຸດທະສາດທີ່ສຳຄັນເພື່ອບັນລຸ PSCs ທີ່ມີປະສິດທິພາບ ແລະ ໝັ້ນຄົງ2,15. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນລະຫວ່າງການດຳເນີນງານຂອງ FAPbI3 PSC, ການເສື່ອມສະພາບໄປສູ່ໄລຍະ δ ຮູບຫົກຫຼ່ຽມສີເຫຼືອງທີ່ບໍ່ແມ່ນ perovskite ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຍັງສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້16. ຂະບວນການດັ່ງກ່າວມັກຈະເລີ່ມຕົ້ນຢູ່ໜ້າດິນ ແລະ ຂອບເຂດຂອງເມັດພືດທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ນ້ຳ, ຄວາມຮ້ອນ ແລະ ແສງສະຫວ່າງຫຼາຍຂຶ້ນເນື່ອງຈາກມີພື້ນທີ່ບົກຜ່ອງຫຼາຍ17. ດັ່ງນັ້ນ, ການເຮັດໃຫ້ຜິວໜ້າ/ເມັດພືດເປັນສິ່ງຈຳເປັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ໄລຍະສີດຳຂອງ FAPbI318 ມີຄວາມໝັ້ນຄົງ. ຍຸດທະສາດການເຮັດໃຫ້ຜິວໜ້າມີຂໍ້ບົກຜ່ອງຫຼາຍຢ່າງ, ລວມທັງການນຳສະເໜີ perovskites ມິຕິຕ່ຳ, ໂມເລກຸນ Lewis ທີ່ເປັນກົດ-ເບສ, ແລະ ເກືອ ammonium halide, ມີຄວາມຄືບໜ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນ formamidine PSCs19,20,21,22. ມາຮອດປະຈຸບັນ, ການສຶກສາເກືອບທັງໝົດໄດ້ສຸມໃສ່ບົດບາດຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆໃນການກຳນົດຄຸນສົມບັດທາງອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກ ເຊັ່ນ: ການລວມຕົວຂອງຕົວນຳ, ຄວາມຍາວຂອງການແຜ່ກະຈາຍ ແລະ ໂຄງສ້າງແຖບໃນແຜງແສງອາທິດ 22,23,24. ຕົວຢ່າງ, ທິດສະດີໜ້າທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນ (DFT) ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຄາດຄະເນພະລັງງານການສ້າງ ແລະ ລະດັບພະລັງງານດັກຈັບຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆໃນທາງທິດສະດີ, ເຊິ່ງຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອນຳພາການອອກແບບການປິດບັງແບບປະຕິບັດ 20,25,26. ເມື່ອຈຳນວນຂໍ້ບົກຜ່ອງຫຼຸດລົງ, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງອຸປະກອນມັກຈະດີຂຶ້ນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນ PSC formamidine, ກົນໄກຂອງອິດທິພົນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງເຟດ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງໂຟໂຕອີເລັກຕຣິກຄວນຈະແຕກຕ່າງກັນໝົດ. ຕາມຄວາມຮູ້ທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງພວກເຮົາ, ຄວາມເຂົ້າໃຈພື້ນຖານກ່ຽວກັບວິທີການທີ່ຂໍ້ບົກຜ່ອງກະຕຸ້ນການຫັນປ່ຽນເຟດຈາກຮູບຊົງກ້ອນໄປຫາຮູບຫົກຫຼ່ຽມ (α-δ) ແລະ ບົດບາດຂອງການປິດບັງພື້ນຜິວຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງເຟດຂອງ α-FAPbI3 perovskite ຍັງບໍ່ທັນເຂົ້າໃຈເທື່ອ.
ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາເປີດເຜີຍເສັ້ນທາງການເສື່ອມສະພາບຂອງ FAPbI3 perovskite ຈາກ α-phase ສີດຳໄປຫາ δ-phase ສີເຫຼືອງ ແລະ ອິດທິພົນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆຕໍ່ອຸປະສັກພະລັງງານຂອງການຫັນປ່ຽນ α-ໄປ-δ-phase ຜ່ານ DFT. ຕຳແໜ່ງວ່າງ I, ເຊິ່ງເກີດຂຶ້ນໄດ້ງ່າຍໃນລະຫວ່າງການຜະລິດຟິມ ແລະ ການເຮັດວຽກຂອງອຸປະກອນ, ຄາດວ່າຈະມີແນວໂນ້ມສູງສຸດທີ່ຈະເລີ່ມຕົ້ນການຫັນປ່ຽນ α-δ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ນຳສະເໜີຊັ້ນໜາແໜ້ນທີ່ບໍ່ລະລາຍໃນນ້ຳ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີຂອງ lead oxalate (PbC2O4) ຢູ່ເທິງສຸດຂອງ FAPbI3 ຜ່ານປະຕິກິລິຍາໃນສະຖານທີ່. ໜ້າດິນ lead oxalate (LOS) ຍັບຍັ້ງການສ້າງຕຳແໜ່ງວ່າງ I ແລະ ປ້ອງກັນການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I ເມື່ອຖືກກະຕຸ້ນໂດຍຄວາມຮ້ອນ, ແສງສະຫວ່າງ, ແລະ ສະໜາມໄຟຟ້າ. LOS ທີ່ໄດ້ຮັບຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການລວມຕົວທີ່ບໍ່ແມ່ນລັງສີລະຫວ່າງໜ້າ ແລະ ປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງ FAPbI3 PSC ເປັນ 25.39% (ຮັບຮອງເປັນ 24.92%). ອຸປະກອນ LOS ທີ່ບໍ່ໄດ້ຫຸ້ມຫໍ່ຍັງຄົງຮັກສາປະສິດທິພາບເດີມໄດ້ 92% ຫຼັງຈາກໃຊ້ງານຢູ່ຈຸດພະລັງງານສູງສຸດ (MPP) ເປັນເວລາຫຼາຍກວ່າ 550 ຊົ່ວໂມງ ທີ່ມວນອາກາດຈຳລອງ (AM) 1.5 G ຂອງລັງສີ.
ພວກເຮົາໄດ້ປະຕິບັດການຄິດໄລ່ ab initio ເພື່ອຊອກຫາເສັ້ນທາງການແຍກສ່ວນຂອງ FAPbI3 perovskite ເພື່ອປ່ຽນຈາກໄລຍະ α ໄປຫາໄລຍະ δ. ຜ່ານຂະບວນການປ່ຽນໄລຍະລະອຽດ, ພົບວ່າການຫັນປ່ຽນຈາກ octahedron ແບ່ງປັນມຸມສາມມິຕິ [PbI6] ໃນ α-phase cubic ຂອງ FAPbI3 ໄປເປັນ octahedron ແບ່ງປັນຂອບໜຶ່ງມິຕິ [PbI6] ໃນ δ-phase ຮູບຫົກຫຼ່ຽມຂອງ FAPbI3 ແມ່ນບັນລຸໄດ້. ການແຕກແຍກ 9. Pb-I ສ້າງພັນທະໃນຂັ້ນຕອນທຳອິດ (Int-1), ແລະ ສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານຂອງມັນບັນລຸ 0.62 eV/cell, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1a. ເມື່ອ octahedron ຖືກຍ້າຍໄປໃນທິດທາງ [0\(\bar{1}\)1], ລະບົບຕ່ອງໂສ້ສັ້ນຮູບຫົກຫຼ່ຽມຂະຫຍາຍຈາກ 1×1 ເປັນ 1×3, 1×4 ແລະສຸດທ້າຍເຂົ້າສູ່ໄລຍະ δ. ອັດຕາສ່ວນທິດທາງຂອງເສັ້ນທາງທັງໝົດແມ່ນ (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ. ຈາກແຜນວາດການແຈກຢາຍພະລັງງານ, ສາມາດພົບໄດ້ວ່າຫຼັງຈາກການລວມຕົວຂອງໄລຍະ δ ຂອງ FAPbI3 ໃນຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປນີ້, ອຸປະສັກພະລັງງານຈະຕໍ່າກວ່າການປ່ຽນແປງໄລຍະ α, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າການປ່ຽນແປງໄລຍະຈະຖືກເລັ່ງ. ແນ່ນອນ, ຂັ້ນຕອນທຳອິດຂອງການຄວບຄຸມການປ່ຽນແປງໄລຍະແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຖ້າພວກເຮົາຕ້ອງການສະກັດກັ້ນການເສື່ອມສະພາບຂອງໄລຍະ α.
ກ. ຂະບວນການປ່ຽນເຟສຈາກຊ້າຍຫາຂວາ - ເຟສ FAPbI3 ສີດຳ (ເຟສ α), ການຕັດພັນທະ Pb-I ທຳອິດ (Int-1) ແລະ ການຕັດພັນທະ Pb-I ຕໍ່ໄປ (Int-2, Int -3 ແລະ Int -4) ແລະ ເຟສສີເຫຼືອງ FAPbI3 (ເຟສເດລຕາ). ຂ. ສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານຕໍ່ກັບການຫັນປ່ຽນເຟສ α ຫາ δ ຂອງ FAPbI3 ໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ບົກຜ່ອງຈຸດພາຍໃນຕ່າງໆ. ເສັ້ນປະສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານຂອງຜລຶກທີ່ເໝາະສົມ (0.62 eV). ຄ. ພະລັງງານຂອງການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງຈຸດປະຖົມຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງທາດຕະກົ່ວ perovskite. ແກນ abscissa ແມ່ນສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານຂອງການປ່ຽນແປງເຟສ α-δ, ແລະ ແກນ ordinate ແມ່ນພະລັງງານຂອງການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງ. ສ່ວນທີ່ມີເງົາສີເທົາ, ສີເຫຼືອງ ແລະ ສີຂຽວແມ່ນປະເພດ I (EB ຕ່ຳ - FE ສູງ), ປະເພດ II (FE ສູງ) ແລະ ປະເພດ III (EB ຕ່ຳ - FE ຕ່ຳ), ຕາມລຳດັບ. ງ. ພະລັງງານຂອງການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງ VI ແລະ LOS ຂອງ FAPbI3 ໃນກຸ່ມຄວບຄຸມ. ຈ. I ສິ່ງກີດຂວາງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນໃນກຸ່ມຄວບຄຸມ ແລະ LOS ຂອງ FAPbI3. f - ການສະແດງແຜນວາດຂອງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I (ວົງມົນສີສົ້ມ) ແລະ gLOS FAPbI3 (ສີເທົາ, ຕະກົ່ວ; ສີມ່ວງ (ສີສົ້ມ), ໄອໂອດິນ (ໄອໂອດິນເຄື່ອນທີ່)) ໃນການຄວບຄຸມ gf (ຊ້າຍ: ມຸມມອງດ້ານເທິງ; ຂວາ: ພາກຕັດຂວາງ, ສີນ້ຳຕານ); ຄາບອນ; ສີຟ້າອ່ອນ - ໄນໂຕຣເຈນ; ສີແດງ - ອົກຊີເຈນ; ສີບົວອ່ອນ - ໄຮໂດຣເຈນ). ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ໃນຮູບແບບຂອງໄຟລ໌ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ.
ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ສຶກສາຢ່າງເປັນລະບົບກ່ຽວກັບອິດທິພົນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຈຸດພາຍໃນຕ່າງໆ (ລວມທັງການຄອບຄອງ PbFA, IFA, PbI, ແລະ IPb antisite; ອະຕອມ Pbi ແລະ Ii interstitial; ແລະ VI, VFA, ແລະ VPb vacancies), ເຊິ່ງຖືວ່າເປັນປັດໄຈສຳຄັນ. ທີ່ເປັນສາເຫດຂອງການເສື່ອມສະພາບຂອງລະດັບອະຕອມ ແລະ ລະດັບພະລັງງານແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1b ແລະ ຕາຕະລາງເສີມ 1. ສິ່ງທີ່ໜ້າສົນໃຈແມ່ນ, ບໍ່ແມ່ນຂໍ້ບົກຜ່ອງທັງໝົດຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານຂອງການປ່ຽນແປງໄລຍະ α-δ (ຮູບທີ 1b). ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ມີທັງພະລັງງານການສ້າງຕໍ່າ ແລະ ສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານການປ່ຽນແປງໄລຍະ α-δ ຕ່ຳກວ່າຖືກຖືວ່າເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງໄລຍະ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ລາຍງານມາກ່ອນໜ້ານີ້, ໜ້າດິນທີ່ອຸດົມດ້ວຍສານຕະກົ່ວໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຖືວ່າມີປະສິດທິພາບສຳລັບ formamidine PSC27. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສຸມໃສ່ໜ້າດິນທີ່ສິ້ນສຸດດ້ວຍ PbI2 (100) ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ອຸດົມດ້ວຍສານຕະກົ່ວ. ພະລັງງານການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຈຸດພາຍໃນໜ້າດິນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1c ແລະ ຕາຕະລາງເສີມ 1. ອີງຕາມສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານ (EB) ແລະ ພະລັງງານການສ້າງການປ່ຽນແປງໄລຍະ (FE), ຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້ຖືກຈັດປະເພດເປັນສາມປະເພດ. ປະເພດ I (EB ຕ່ຳ-FE ສູງ): ເຖິງແມ່ນວ່າ IPb, VFA ແລະ VPb ຈະຫຼຸດຜ່ອນອຸປະສັກພະລັງງານຕໍ່ກັບການຫັນປ່ຽນໄລຍະຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແຕ່ພວກມັນມີພະລັງງານການສ້າງຕົວສູງ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າຂໍ້ບົກພ່ອງປະເພດເຫຼົ່ານີ້ມີຜົນກະທົບຈຳກັດຕໍ່ການຫັນປ່ຽນໄລຍະ ເນື່ອງຈາກວ່າພວກມັນບໍ່ຄ່ອຍຈະເກີດຂຶ້ນ. ປະເພດ II (EB ສູງ): ເນື່ອງຈາກອຸປະສັກພະລັງງານການຫັນປ່ຽນໄລຍະ α-δ ທີ່ດີຂຶ້ນ, ຂໍ້ບົກພ່ອງຕ້ານສະຖານທີ່ PbI, IFA ແລະ PbFA ບໍ່ທຳລາຍສະຖຽນລະພາບຂອງໄລຍະຂອງ α-FAPbI3 perovskite. ປະເພດ III (EB ຕ່ຳ-FE ຕ່ຳ): ຂໍ້ບົກພ່ອງ VI, Ii ແລະ Pbi ທີ່ມີພະລັງງານການສ້າງຕົວຕ່ຳສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມສະພາບຂອງໄລຍະສີດຳ. ໂດຍສະເພາະເມື່ອພິຈາລະນາ FE ແລະ EB VI ຕ່ຳສຸດ, ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າຍຸດທະສາດທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ສຸດແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນຕຳແໜ່ງວ່າງຂອງ I.
ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນ VI, ພວກເຮົາໄດ້ພັດທະນາຊັ້ນໜາແໜ້ນຂອງ PbC2O4 ເພື່ອປັບປຸງພື້ນຜິວຂອງ FAPbI3. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຕົວປ້ອງກັນເກືອ halide ອິນຊີເຊັ່ນ: phenylethylammonium iodide (PEAI) ແລະ n-octylammonium iodide (OAI), PbC2O4, ເຊິ່ງບໍ່ມີໄອອອນຮາໂລເຈນເຄື່ອນທີ່, ມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີ, ບໍ່ລະລາຍໃນນໍ້າ, ແລະ ງ່າຍທີ່ຈະປິດການໃຊ້ງານເມື່ອກະຕຸ້ນ. ສະຖຽນລະພາບທີ່ດີຂອງຄວາມຊຸ່ມຊື່ນພື້ນຜິວ ແລະ ສະໜາມໄຟຟ້າຂອງ perovskite. ຄວາມສາມາດໃນການລະລາຍຂອງ PbC2O4 ໃນນໍ້າແມ່ນພຽງແຕ່ 0.00065 g/L, ເຊິ່ງຕໍ່າກວ່າ PbSO428. ສິ່ງທີ່ສຳຄັນກວ່ານັ້ນ, ຊັ້ນໜາແໜ້ນ ແລະ ເປັນເອກະພາບຂອງ LOS ສາມາດກະກຽມໄດ້ຢ່າງອ່ອນໂຍນໃນຟິມ perovskite ໂດຍໃຊ້ປະຕິກິລິຍາໃນສະຖານທີ່ (ເບິ່ງຂ້າງລຸ່ມນີ້). ພວກເຮົາໄດ້ປະຕິບັດການຈຳລອງ DFT ຂອງພັນທະບັດລະຫວ່າງ FAPbI3 ແລະ PbC2O4 ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບເສີມ 1. ຕາຕະລາງເສີມ 2 ສະແດງພະລັງງານການສ້າງຂໍ້ບົກພ່ອງຫຼັງຈາກການສີດ LOS. ພວກເຮົາພົບວ່າ LOS ບໍ່ພຽງແຕ່ເພີ່ມພະລັງງານການສ້າງຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງ VI ຂຶ້ນ 0.69–1.53 eV (ຮູບທີ 1d), ແຕ່ຍັງເພີ່ມພະລັງງານການກະຕຸ້ນຂອງ I ຢູ່ໜ້າຜິວການເຄື່ອນຍ້າຍ ແລະ ໜ້າຜິວອອກ (ຮູບທີ 1e). ໃນໄລຍະທຳອິດ, ໄອອອນ I ຈະເຄື່ອນຍ້າຍໄປຕາມໜ້າຜິວ perovskite, ເຮັດໃຫ້ໄອອອນ VI ຢູ່ໃນຕຳແໜ່ງ lattice ທີ່ມີສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານ 0.61 eV. ຫຼັງຈາກການນຳສະເໜີ LOS, ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບຂອງການກີດຂວາງ steric, ພະລັງງານການກະຕຸ້ນສຳລັບການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I ເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ .1.28 eV. ໃນລະຫວ່າງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I ອອກຈາກໜ້າຜິວ perovskite, ສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານໃນ VOC ຍັງສູງກວ່າໃນຕົວຢ່າງຄວບຄຸມ (ຮູບທີ 1e). ແຜນວາດແຜນວາດຂອງເສັ້ນທາງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I ໃນກຸ່ມຄວບຄຸມ ແລະ LOS FAPbI3 ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1 f ແລະ g ຕາມລຳດັບ. ຜົນການຈຳລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ LOS ສາມາດຍັບຍັ້ງການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງ VI ແລະການລະເຫີຍຂອງ I, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປ້ອງກັນການສ້າງນິວເຄຼຍຂອງການປ່ຽນແປງໄລຍະ α ຫາ δ.
ປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງກົດອັອກຊາລິກ ແລະ FAPbI3 perovskite ໄດ້ຖືກທົດສອບ. ຫຼັງຈາກປະສົມສານລະລາຍຂອງກົດອັອກຊາລິກ ແລະ FAPbI3, ໄດ້ມີການສ້າງຕະກອນສີຂາວຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບເສີມທີ 2. ຜະລິດຕະພັນຜົງໄດ້ຖືກລະບຸວ່າເປັນວັດສະດຸ PbC2O4 ບໍລິສຸດໂດຍໃຊ້ການກະຈາຍລັງສີເອັກ (XRD) (ຮູບເສີມທີ 3) ແລະ ການວິເຄາະດ້ວຍແສງອິນຟາເຣດຟູຣຽ (FTIR) (ຮູບເສີມທີ 4). ພວກເຮົາພົບວ່າກົດອັອກຊາລິກລະລາຍໄດ້ດີໃນເຫຼົ້າໄອໂຊໂປຼພິວ (IPA) ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງດ້ວຍຄວາມລະລາຍປະມານ 18 ມກ/ມລ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບເສີມທີ 5. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການປຸງແຕ່ງຕໍ່ມາງ່າຍຂຶ້ນ ເນື່ອງຈາກ IPA, ໃນຖານະເປັນຕົວລະລາຍທີ່ໃຊ້ເປັນຕົວລະລາຍທົ່ວໄປ, ບໍ່ໄດ້ທຳລາຍຊັ້ນເປີອັອກຊາຕິກພາຍໃນເວລາສັ້ນໆ29. ດັ່ງນັ້ນ, ໂດຍການຈຸ່ມຟິມເປີຣອຟສະໄກທ໌ລົງໃນສານລະລາຍກົດອົກຊາລິກ ຫຼື ການເຄືອບສານລະລາຍກົດອົກຊາລິກໃສ່ເປີຣອຟສະໄກທ໌, PbC2O4 ທີ່ບາງ ແລະ ໜາແໜ້ນສາມາດໄດ້ຮັບຢ່າງໄວວາຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງຟິມເປີຣອຟສະໄກທ໌ ຕາມສົມຜົນທາງເຄມີຕໍ່ໄປນີ້: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. FAI ສາມາດລະລາຍໃນ IPA ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຖືກກຳຈັດອອກໃນລະຫວ່າງການປຸງແຕ່ງອາຫານ. ຄວາມໜາຂອງ LOS ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໂດຍເວລາປະຕິກິລິຍາ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນ.
ຮູບພາບກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສະແກນ (SEM) ຂອງຟີມຄວບຄຸມ ແລະ ຟີມ LOS perovskite ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2a, b. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຮູບຮ່າງໜ້າດິນ perovskite ຍັງຄົງຢູ່ໄດ້ດີ, ແລະ ມີອະນຸພາກລະອຽດຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍຕົກຄ້າງຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງເມັດພືດ, ເຊິ່ງຄວນຈະເປັນຕົວແທນຂອງຊັ້ນ PbC2O4 ທີ່ເກີດຈາກປະຕິກິລິຍາໃນສະຖານທີ່. ຟີມ LOS perovskite ມີໜ້າດິນທີ່ລຽບກວ່າເລັກນ້ອຍ (ຮູບເພີ່ມເຕີມ 6) ແລະ ມຸມສຳຜັດນ້ຳທີ່ໃຫຍ່ກວ່າເມື່ອທຽບກັບຟີມຄວບຄຸມ (ຮູບເພີ່ມເຕີມ 7). ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານຂວາງທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ (HR-TEM) ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຈຳແນກຊັ້ນໜ້າດິນຂອງຜະລິດຕະພັນ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຟີມຄວບຄຸມ (ຮູບທີ 2c), ຊັ້ນບາງໆທີ່ເປັນເອກະພາບ ແລະ ໜາແໜ້ນທີ່ມີຄວາມໜາປະມານ 10 nm ສາມາດເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນຢູ່ເທິງສຸດຂອງ LOS perovskite (ຮູບທີ 2d). ໂດຍການໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສະແກນສະໜາມມືດຮູບວົງແຫວນມຸມສູງ (HAADF-STEM) ເພື່ອກວດສອບການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງ PbC2O4 ແລະ FAPbI3, ສາມາດສັງເກດເຫັນການມີຢູ່ຂອງພາກພື້ນຜລຶກຂອງ FAPbI3 ແລະພາກພື້ນທີ່ບໍ່ມີຮູບຮ່າງຂອງ PbC2O4 ໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນ (ຮູບເພີ່ມເຕີມ 8). ອົງປະກອບພື້ນຜິວຂອງເປີອຟສະໄກດ໌ຫຼັງຈາກການປຸງແຕ່ງດ້ວຍກົດອັອກຊາລິກໄດ້ຖືກກຳນົດລັກສະນະໂດຍການວັດແທກ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2e–g. ໃນຮູບທີ 2e, ຈຸດສູງສຸດຂອງ C1s ປະມານ 284.8 eV ແລະ 288.5 eV ແມ່ນຂອງສັນຍານ CC ແລະ FA ສະເພາະ, ຕາມລຳດັບ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບເຍື່ອຄວບຄຸມ, ເຍື່ອ LOS ສະແດງຈຸດສູງສຸດເພີ່ມເຕີມທີ່ 289.2 eV, ເຊິ່ງມາຈາກ C2O42-. ສະເປກຕຣຳ O 1s ຂອງ LOS perovskite ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດ O 1s ທີ່ແຕກຕ່າງກັນທາງເຄມີສາມຈຸດທີ່ 531.7 eV, 532.5 eV, ແລະ 533.4 eV, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບ COO, C=O ທີ່ບໍ່ມີໂປຣໂຕຣນຂອງກຸ່ມ oxalate ທີ່ຄົບຖ້ວນ 30 ແລະ O ອະຕອມຂອງອົງປະກອບ OH (ຮູບທີ 2e). )). ສຳລັບຕົວຢ່າງຄວບຄຸມ, ມີພຽງແຕ່ຈຸດສູງສຸດ O 1s ຂະໜາດນ້ອຍເທົ່ານັ້ນທີ່ສັງເກດເຫັນ, ເຊິ່ງສາມາດເປັນຍ້ອນອົກຊີເຈນທີ່ຖືກດູດຊຶມທາງເຄມີຢູ່ເທິງໜ້າດິນ. ຄຸນລັກສະນະຂອງເຍື່ອຄວບຄຸມຂອງ Pb 4f7/2 ແລະ Pb 4f5/2 ຕັ້ງຢູ່ທີ່ 138.4 eV ແລະ 143.3 eV, ຕາມລຳດັບ. ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າ LOS perovskite ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງຂອງຈຸດສູງສຸດ Pb ປະມານ 0.15 eV ໄປສູ່ພະລັງງານຜູກມັດທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຊີ້ບອກເຖິງການພົວພັນທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງອະຕອມ C2O42- ແລະ Pb (ຮູບທີ 2g).
ຮູບພາບ SEM ຂອງແຜງຄວບຄຸມ ແລະ b ຟິມ LOS perovskite, ມຸມມອງຈາກດ້ານເທິງ. ຮູບພາບກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານແບບຕັດຂວາງຄວາມລະອຽດສູງ (HR-TEM) ຂອງແຜງຄວບຄຸມ ແລະ ຟິມ LOS perovskite. ຮູບພາບ XPS ຄວາມລະອຽດສູງຂອງ e C 1s, f O 1s ແລະ g Pb 4f ຟິມ perovskite. ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ໃນຮູບແບບຂອງໄຟລ໌ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ.
ອີງຕາມຜົນໄດ້ຮັບ DFT, ມີການຄາດເດົາທາງທິດສະດີວ່າຂໍ້ບົກຜ່ອງ VI ແລະການເຄື່ອນຍ້າຍ I ເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນໄລຍະຈາກ α ໄປ δ ໄດ້ງ່າຍ. ບົດລາຍງານກ່ອນໜ້ານີ້ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ I2 ຖືກປ່ອຍອອກມາຢ່າງໄວວາຈາກຟິມ perovskite ທີ່ອີງໃສ່ PC ໃນລະຫວ່າງການແຊ່ແສງຫຼັງຈາກເປີດເຜີຍຟິມໃຫ້ກັບແສງສະຫວ່າງ ແລະ ຄວາມກົດດັນຄວາມຮ້ອນ 31,32,33. ເພື່ອຢືນຢັນຜົນກະທົບຂອງການສະຖຽນລະພາບຂອງສານຕະກົ່ວ oxalate ຕໍ່ກັບໄລຍະ α ຂອງ perovskite, ພວກເຮົາໄດ້ແຊ່ຟິມ perovskite ຄວບຄຸມ ແລະ LOS ໃນຂວດແກ້ວໂປ່ງໃສທີ່ມີ toluene ຕາມລໍາດັບ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນສ່ອງແສງດ້ວຍແສງແດດ 1 ຄັ້ງເປັນເວລາ 24 ຊົ່ວໂມງ. ພວກເຮົາໄດ້ວັດແທກການດູດຊຶມຂອງແສງ ultraviolet ແລະ ແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ (UV-Vis) ສານລະລາຍ toluene, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3a. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຕົວຢ່າງຄວບຄຸມ, ຄວາມເຂັ້ມຂອງການດູດຊຶມ I2 ທີ່ຕໍ່າກວ່າຫຼາຍໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໃນກໍລະນີຂອງ LOS-perovskite, ຊີ້ບອກວ່າ LOS ທີ່ກະທັດຮັດສາມາດຍັບຍັ້ງການປ່ອຍ I2 ຈາກຟິມ perovskite ໃນລະຫວ່າງການແຊ່ແສງ. ຮູບພາບຂອງຟິມ perovskite LOS ຄວບຄຸມທີ່ມີອາຍຸ ແລະ LOS ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບແຊກຂອງຮູບທີ 3b ແລະ c. ເປຣອຟສະໄກທ໌ LOS ຍັງເປັນສີດຳຢູ່, ໃນຂະນະທີ່ຟິມຄວບຄຸມສ່ວນໃຫຍ່ໄດ້ປ່ຽນເປັນສີເຫຼືອງ. ສະເປກຕຣຳການດູດຊຶມທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ຈາກ UV ຂອງຟິມທີ່ຈຸ່ມລົງໃນນ້ຳໄດ້ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3b, c. ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າການດູດຊຶມທີ່ສອດຄ້ອງກັບ α ໃນຟິມຄວບຄຸມໄດ້ຫຼຸດລົງຢ່າງຈະແຈ້ງ. ການວັດແທກລັງສີເອັກສ໌ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອບັນທຶກວິວັດທະນາການຂອງໂຄງສ້າງຜລຶກ. ຫຼັງຈາກສ່ອງແສງເປັນເວລາ 24 ຊົ່ວໂມງ, ເປຣອຟສະໄກທ໌ຄວບຄຸມໄດ້ສະແດງສັນຍານ δ-phase ສີເຫຼືອງທີ່ເຂັ້ມແຂງ (11.8°), ໃນຂະນະທີ່ເປຣອຟສະໄກທ໌ LOS ຍັງຄົງຮັກສາໄລຍະສີດຳທີ່ດີ (ຮູບທີ 3d).
ສະເປັກຕຣຳການດູດຊຶມທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ຈາກ UV ຂອງສານລະລາຍ toluene ເຊິ່ງຟິມຄວບຄຸມ ແລະ ຟິມ LOS ໄດ້ຖືກແຊ່ລົງໃນແສງແດດ 1 ຄັ້ງເປັນເວລາ 24 ຊົ່ວໂມງ. ຮູບໃສ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂວດທີ່ຟິມແຕ່ລະອັນຖືກແຊ່ລົງໃນ toluene ໃນປະລິມານເທົ່າກັນ. b ສະເປັກຕຣຳການດູດຊຶມ UV-Vis ຂອງຟິມຄວບຄຸມ ແລະ ຟິມ LOS ກ່ອນ ແລະ ຫຼັງການແຊ່ລົງໃນແສງແດດ 1 ຄັ້ງເປັນເວລາ 24 ຊົ່ວໂມງ. ຮູບໃສ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບຖ່າຍຂອງຟິມທົດສອບ. d ຮູບແບບການກະຈາຍລັງສີ X ຂອງຟິມຄວບຄຸມ ແລະ LOS ກ່ອນ ແລະ ຫຼັງການສຳຜັດ 24 ຊົ່ວໂມງ. ຮູບພາບ SEM ຂອງຟິມຄວບຄຸມ e ແລະ ຟິມ f LOS ຫຼັງຈາກສຳຜັດ 24 ຊົ່ວໂມງ. ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ໃນຮູບແບບຂອງໄຟລ໌ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ.
ພວກເຮົາໄດ້ປະຕິບັດການວັດແທກດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສະແກນ (SEM) ເພື່ອສັງເກດການປ່ຽນແປງທາງດ້ານໂຄງສ້າງຈຸລະພາກຂອງຟິມເປີອຟສະໄກທ໌ຫຼັງຈາກການສ່ອງແສງ 24 ຊົ່ວໂມງ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3e, f. ໃນຟິມຄວບຄຸມ, ເມັດຂະໜາດໃຫຍ່ຖືກທຳລາຍ ແລະ ປ່ຽນເປັນເຂັມຂະໜາດນ້ອຍ, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຮູບຮ່າງຂອງຜະລິດຕະພັນໄລຍະ δ FAPbI3 (ຮູບທີ 3e). ສຳລັບຟິມ LOS, ເມັດເປີອຟສະໄກທ໌ຍັງຄົງຢູ່ໃນສະພາບດີ (ຮູບທີ 3f). ຜົນໄດ້ຮັບຢືນຢັນວ່າການສູນເສຍ I ກະຕຸ້ນການປ່ຽນຈາກໄລຍະສີດຳໄປສູ່ໄລຍະສີເຫຼືອງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ໃນຂະນະທີ່ PbC2O4 ເຮັດໃຫ້ໄລຍະສີດຳໝັ້ນຄົງ, ປ້ອງກັນການສູນເສຍ I. ເນື່ອງຈາກຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພື້ນທີ່ວ່າງຢູ່ໜ້າດິນສູງກວ່າໃນກ້ອນເມັດຫຼາຍ,34 ໄລຍະນີ້ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນຢູ່ໜ້າດິນຂອງເມັດ. ການປ່ອຍໄອໂອດິນພ້ອມໆກັນ ແລະ ສ້າງ VI. ດັ່ງທີ່ຄາດຄະເນໂດຍ DFT, LOS ສາມາດຍັບຍັ້ງການສ້າງຂໍ້ບົກຜ່ອງ VI ແລະ ປ້ອງກັນການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I ໄປສູ່ໜ້າດິນເປີອຟສະໄກທ໌.
ນອກຈາກນັ້ນ, ຍັງໄດ້ສຶກສາຜົນກະທົບຂອງຊັ້ນ PbC2O4 ຕໍ່ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງຟິມ perovskite ໃນອາກາດ (ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນສຳພັດ 30-60%). ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບເສີມ 9, LOS perovskite ຍັງຄົງເປັນສີດຳຫຼັງຈາກ 12 ມື້, ໃນຂະນະທີ່ຟິມຄວບຄຸມປ່ຽນເປັນສີເຫຼືອງ. ໃນການວັດແທກ XRD, ຟິມຄວບຄຸມສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດທີ່ 11.8° ທີ່ສອດຄ້ອງກັບໄລຍະ δ ຂອງ FAPbI3, ໃນຂະນະທີ່ LOS perovskite ຮັກສາໄລຍະ α ສີດຳໄວ້ (ຮູບເສີມ 10).
ການສ່ອງແສງໂຟໂຕສະໄກດ໌ໃນສະພາບຄົງທີ່ (PL) ແລະ ການສ່ອງແສງໂຟໂຕສະໄກດ໌ທີ່ລະລາຍຕາມເວລາ (TRPL) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສຶກສາຜົນກະທົບຂອງການເຮັດໃຫ້ຜິວໜັງເປັນຮູບຂອງສານຕະກົ່ວອົກຊາເລດໃນໜ້າຜິວເປຣອຟສະໄກດ໌. ໃນຮູບທີ 4a ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຟິມ LOS ໄດ້ເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂອງ PL. ໃນຮູບພາບການສ້າງແຜນທີ່ PL, ຄວາມເຂັ້ມຂອງຟິມ LOS ໃນທົ່ວພື້ນທີ່ 10 × 10 μm2 ແມ່ນສູງກວ່າຟິມຄວບຄຸມ (ຮູບເພີ່ມເຕີມ 11), ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ PbC2O4 ເຮັດໃຫ້ຟິມເປຣອຟສະໄກດ໌ເປັນຮູບເປັນຮູບຢ່າງສະໝໍ່າສະເໝີ. ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຕົວນຳແມ່ນຖືກກຳນົດໂດຍການປະມານການເສື່ອມສະພາບຂອງ TRPL ດ້ວຍຟັງຊັນເອັກໂປເນນຊຽວດຽວ (ຮູບທີ 4b). ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຕົວນຳຂອງຟິມ LOS ແມ່ນ 5.2 μs, ເຊິ່ງຍາວກວ່າຟິມຄວບຄຸມທີ່ມີອາຍຸການໃຊ້ງານ 0.9 μs, ຊີ້ບອກເຖິງການລວມຕົວຂອງໜ້າຜິວທີ່ບໍ່ແມ່ນລັງສີທີ່ຫຼຸດລົງ.
PL ໃນສະພາບຄົງທີ່ ແລະ b-spectrum ຂອງ PL ຊົ່ວຄາວຂອງຟິມ perovskite ເທິງຊັ້ນຮອງແກ້ວ. c ເສັ້ນໂຄ້ງ SP ຂອງອຸປະກອນ (FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au). d ສະເປກຕຣຳ EQE ແລະ ສະເປກຕຣຳ Jsc EQE ທີ່ປະສົມປະສານຈາກອຸປະກອນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງສຸດ. d ການເພິ່ງພາອາໄສຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງຂອງອຸປະກອນ perovskite ໃນແຜນວາດ Voc. f ການວິເຄາະ MKRC ທົ່ວໄປໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນຮູສະອາດ ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au. VTFL ແມ່ນແຮງດັນສູງສຸດຂອງການຕື່ມກັບດັກ. ຈາກຂໍ້ມູນເຫຼົ່ານີ້ພວກເຮົາໄດ້ຄິດໄລ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກັບດັກ (Nt). ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ໃນຮູບແບບຂອງໄຟລ໌ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ.
ເພື່ອສຶກສາຜົນກະທົບຂອງຊັ້ນກົ່ວອົກຊາເລດຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນ, ໂຄງສ້າງການຕິດຕໍ່ FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au ແບບດັ້ງເດີມໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້. ພວກເຮົາໃຊ້ formamidine chloride (FACl) ເປັນສານເຕີມແຕ່ງໃຫ້ກັບຕົວກ່ອນ perovskite ແທນ methylamine hydrochloride (MACl) ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນທີ່ດີກວ່າ, ເນື່ອງຈາກ FACl ສາມາດໃຫ້ຄຸນນະພາບຜລຶກທີ່ດີກວ່າ ແລະ ຫຼີກລ່ຽງຊ່ອງຫວ່າງແຖບຂອງ FAPbI335 (ເບິ່ງຮູບເສີມ 1 ແລະ 2 ສຳລັບການປຽບທຽບລະອຽດ). ). 12-14). IPA ໄດ້ຖືກເລືອກເປັນສານຕ້ານຕົວລະລາຍເພາະວ່າມັນໃຫ້ຄຸນນະພາບຜລຶກທີ່ດີກວ່າ ແລະ ທິດທາງທີ່ຕ້ອງການໃນຟິມ perovskite ເມື່ອທຽບກັບ diethyl ether (DE) ຫຼື chlorobenzene (CB)36 (ຮູບເສີມ 15 ແລະ 16). ຄວາມໜາຂອງ PbC2O4 ໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອດຸ່ນດ່ຽງການເຮັດໃຫ້ຂໍ້ບົກພ່ອງ ແລະ ການຂົນສົ່ງປະຈຸໂດຍການປັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງກົດອົກຊາລິກ (ຮູບເສີມ 17). ຮູບພາບ SEM ແບບຕັດຂວາງຂອງອຸປະກອນຄວບຄຸມ ແລະ LOS ທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບເພີ່ມເຕີມ 18. ເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າ (CD) ທົ່ວໄປສຳລັບອຸປະກອນຄວບຄຸມ ແລະ LOS ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 4c, ແລະພາລາມິເຕີທີ່ສະກັດອອກມາແມ່ນໃຫ້ຢູ່ໃນຕາຕະລາງເພີ່ມເຕີມ 3. ຫ້ອງຄວບຄຸມປະສິດທິພາບການປ່ຽນແປງພະລັງງານສູງສຸດ (PCE) 23.43% (22.94%), Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2), Voc 1.16 V (1.16 V) ແລະ ການສະແກນແບບປີ້ນກັບ (ໄປທາງໜ້າ). ຕົວຄູນການຕື່ມ (FF) ແມ່ນ 78.40% (76.69%). PCE LOS PSC ສູງສຸດແມ່ນ 25.39% (24.79%), Jsc ແມ່ນ 25.77 mA cm-2, Voc ແມ່ນ 1.18 V, FF ແມ່ນ 83.50% (81.52%) ຈາກດ້ານຫຼັງ (ສະແກນໄປທາງໜ້າ). ອຸປະກອນ LOS ບັນລຸປະສິດທິພາບ photovoltaic ທີ່ໄດ້ຮັບການຮັບຮອງ 24.92% ໃນຫ້ອງທົດລອງ photovoltaic ພາກສ່ວນທີສາມທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ (ຮູບເສີມ 19). ປະສິດທິພາບ quantum ພາຍນອກ (EQE) ໄດ້ໃຫ້ Jsc ປະສົມປະສານ 24.90 mA cm-2 (ກຸ່ມຄວບຄຸມ) ແລະ 25.18 mA cm-2 (LOS PSC) ຕາມລໍາດັບ, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບ Jsc ທີ່ວັດແທກໃນສະເປກຕຣຳ AM 1.5 G ມາດຕະຖານ (ຮູບທີ 4d). ການແຈກຢາຍທາງສະຖິຕິຂອງ PCEs ທີ່ວັດແທກໄດ້ສຳລັບກຸ່ມຄວບຄຸມ ແລະ LOS PSCs ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບເສີມ 20.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4e, ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງ Voc ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ເພື່ອສຶກສາຜົນກະທົບຂອງ PbC2O4 ຕໍ່ການລວມຕົວຂອງໜ້າດິນທີ່ຊ່ວຍດ້ວຍກັບດັກ. ຄວາມຊັນຂອງເສັ້ນທີ່ເໝາະສົມສຳລັບອຸປະກອນ LOS ແມ່ນ 1.16 kBT/sq, ເຊິ່ງຕ່ຳກວ່າຄວາມຊັນຂອງເສັ້ນທີ່ເໝາະສົມສຳລັບອຸປະກອນຄວບຄຸມ (1.31 kBT/sq), ຢືນຢັນວ່າ LOS ມີປະໂຫຍດສຳລັບການຍັບຍັ້ງການລວມຕົວຂອງໜ້າດິນໂດຍຕົວລໍ້. ພວກເຮົາໃຊ້ເທັກໂນໂລຢີຈຳກັດກະແສໄຟຟ້າອະວະກາດ (SCLC) ເພື່ອວັດແທກຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຟິມ perovskite ໂດຍການວັດແທກຄຸນລັກສະນະ IV ທີ່ມືດຂອງອຸປະກອນຮູ (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ. 4f ສະແດງ. ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກັບດັກຖືກຄິດໄລ່ໂດຍສູດ Nt = 2ε0εVTFL/eL2, ບ່ອນທີ່ ε ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກທຽບເທົ່າຂອງຟິມເປີຣອຟສະໄກທ໌, ε0 ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກຂອງສູນຍາກາດ, VTFL ແມ່ນແຮງດັນຈຳກັດສຳລັບການຕື່ມກັບດັກ, e ແມ່ນປະຈຸ, L ແມ່ນຄວາມໜາຂອງຟິມເປີຣອຟສະໄກທ໌ (650 nm). ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງອຸປະກອນ VOC ຖືກຄິດໄລ່ເປັນ 1.450 × 1015 cm–3, ເຊິ່ງຕ່ຳກວ່າຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງອຸປະກອນຄວບຄຸມ, ເຊິ່ງແມ່ນ 1.795 × 1015 cm–3.
ອຸປະກອນທີ່ບໍ່ໄດ້ຫຸ້ມຫໍ່ໄດ້ຖືກທົດສອບຢູ່ຈຸດພະລັງງານສູງສຸດ (MPP) ພາຍໃຕ້ແສງແດດເຕັມທີ່ພາຍໃຕ້ໄນໂຕຣເຈນເພື່ອກວດສອບຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງການປະຕິບັດໃນໄລຍະຍາວຂອງມັນ (ຮູບທີ 5a). ຫຼັງຈາກ 550 ຊົ່ວໂມງ, ອຸປະກອນ LOS ຍັງຄົງຮັກສາປະສິດທິພາບສູງສຸດໄວ້ໄດ້ 92%, ໃນຂະນະທີ່ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນຄວບຄຸມໄດ້ຫຼຸດລົງເຖິງ 60% ຂອງປະສິດທິພາບເດີມ. ການແຈກຢາຍຂອງອົງປະກອບໃນອຸປະກອນເກົ່າໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍການວິເຄາະມວນສານໄອອອນທຸຕິຍະພູມແບບເວລາບິນ (ToF-SIMS) (ຮູບທີ 5b, c). ການສະສົມຂອງໄອໂອດິນຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍສາມາດເຫັນໄດ້ໃນພື້ນທີ່ຄວບຄຸມຄຳດ້ານເທິງ. ເງື່ອນໄຂຂອງການປົກປ້ອງອາຍແກັສທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາບໍ່ລວມເອົາປັດໄຈທີ່ເສື່ອມໂຊມຂອງສິ່ງແວດລ້ອມເຊັ່ນ: ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ ແລະ ອົກຊີເຈນ, ເຊິ່ງຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າກົນໄກພາຍໃນ (ເຊັ່ນ: ການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ) ເປັນສາເຫດ. ອີງຕາມຜົນຂອງ ToF-SIMS, ໄອອອນ I- ແລະ AuI2- ໄດ້ຖືກກວດພົບໃນເອເລັກໂຕຣດ Au, ຊີ້ບອກເຖິງການແຜ່ກະຈາຍຂອງ I ຈາກ perovskite ເຂົ້າໄປໃນ Au. ຄວາມເຂັ້ມຂອງສັນຍານຂອງໄອອອນ I- ແລະ AuI2- ໃນອຸປະກອນຄວບຄຸມສູງກວ່າຕົວຢ່າງ VOC ປະມານ 10 ເທົ່າ. ບົດລາຍງານກ່ອນໜ້ານີ້ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຊຶມຜ່ານຂອງໄອອອນສາມາດນໍາໄປສູ່ການຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາຂອງຄວາມນໍາໄຟຟ້າຂອງຮູຂອງ spiro-OMeTAD ແລະ ການກັດກ່ອນທາງເຄມີຂອງຊັ້ນເອເລັກໂຕຣດດ້ານເທິງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງອຸປະກອນເສື່ອມສະພາບລົງ37,38. ເອເລັກໂຕຣດ Au ໄດ້ຖືກຖອດອອກ ແລະ ຊັ້ນ spiro-OMeTAD ໄດ້ຖືກທໍາຄວາມສະອາດຈາກຊັ້ນຮອງພື້ນດ້ວຍສານລະລາຍ chlorobenzene. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ລະບຸລັກສະນະຂອງຟິມໂດຍໃຊ້ການກະຈາຍລັງສີ X-ray ຂອງ grazing incidence (GIXRD) (ຮູບທີ 5d). ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຟິມຄວບຄຸມມີຈຸດສູງສຸດຂອງການກະຈາຍທີ່ຊັດເຈນຢູ່ທີ່ 11.8°, ໃນຂະນະທີ່ບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດຂອງການກະຈາຍໃໝ່ປາກົດຢູ່ໃນຕົວຢ່າງ LOS. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການສູນເສຍໄອອອນ I ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຟິມຄວບຄຸມນໍາໄປສູ່ການສ້າງໄລຍະ δ, ໃນຂະນະທີ່ຢູ່ໃນຟິມ LOS ຂະບວນການນີ້ຖືກຍັບຍັ້ງຢ່າງຈະແຈ້ງ.
ການຕິດຕາມ MPP ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ 575 ຊົ່ວໂມງຂອງອຸປະກອນທີ່ບໍ່ໄດ້ຜະນຶກໃນບັນຍາກາດໄນໂຕຣເຈນ ແລະ ແສງແດດ 1 ໂດຍບໍ່ມີຕົວກອງ UV. ການແຈກຢາຍ ToF-SIMS ຂອງ bI- ແລະ c AuI2- ໄອອອນໃນອຸປະກອນຄວບຄຸມ LOS MPP ແລະອຸປະກອນເກົ່າ. ຮົ່ມສີເຫຼືອງ, ສີຂຽວ ແລະ ສີສົ້ມສອດຄ່ອງກັບ Au, Spiro-OMeTAD ແລະ perovskite. d GIXRD ຂອງຟິມ perovskite ຫຼັງຈາກການທົດສອບ MPP. ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ໃນຮູບແບບຂອງໄຟລ໌ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ.
ຄວາມນຳໄຟຟ້າທີ່ຂຶ້ນກັບອຸນຫະພູມໄດ້ຖືກວັດແທກເພື່ອຢືນຢັນວ່າ PbC2O4 ສາມາດຍັບຍັ້ງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນໄດ້ (ຮູບເພີ່ມເຕີມ 21). ພະລັງງານກະຕຸ້ນ (Ea) ຂອງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນແມ່ນຖືກກຳນົດໂດຍການວັດແທກການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມນຳໄຟຟ້າ (σ) ຂອງຟິມ FAPbI3 ທີ່ອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (T) ແລະ ການໃຊ້ຄວາມສຳພັນຂອງ Nernst-Einstein: σT = σ0exp(−Ea/kBT), ບ່ອນທີ່ σ0 ເປັນຄ່າຄົງທີ່, kB ເປັນຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Boltzmann. ພວກເຮົາໄດ້ຮັບຄ່າຂອງ Ea ຈາກຄວາມຊັນຂອງ ln(σT) ທຽບກັບ 1/T, ເຊິ່ງແມ່ນ 0.283 eV ສຳລັບຕົວຄວບຄຸມ ແລະ 0.419 eV ສຳລັບອຸປະກອນ LOS.
ສະຫຼຸບແລ້ວ, ພວກເຮົາສະໜອງຂອບທິດສະດີເພື່ອກຳນົດເສັ້ນທາງການເສື່ອມສະພາບຂອງ FAPbI3 perovskite ແລະອິດທິພົນຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆຕໍ່ອຸປະສັກພະລັງງານຂອງການຫັນປ່ຽນໄລຍະ α-δ. ໃນບັນດາຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້, ຂໍ້ບົກຜ່ອງ VI ແມ່ນຄາດຄະເນທາງທິດສະດີວ່າຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການຫັນປ່ຽນໄລຍະຈາກ α ໄປ δ ໄດ້ງ່າຍ. ຊັ້ນ PbC2O4 ທີ່ບໍ່ລະລາຍໃນນໍ້າ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີທີ່ໜາແໜ້ນໄດ້ຖືກນຳສະເໜີເພື່ອສະຖຽນລະພາບໄລຍະ α ຂອງ FAPbI3 ໂດຍການຍັບຍັ້ງການສ້າງຕຳແໜ່ງວ່າງ I ແລະການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງໄອອອນ I. ຍຸດທະສາດນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການລວມຕົວກັນທີ່ບໍ່ແມ່ນລັງສີລະຫວ່າງໜ້າດິນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເຊວແສງອາທິດເປັນ 25.39%, ແລະປັບປຸງຄວາມໝັ້ນຄົງໃນການດຳເນີນງານ. ຜົນໄດ້ຮັບຂອງພວກເຮົາໃຫ້ຄຳແນະນຳສຳລັບການບັນລຸ PSC formamidine ທີ່ມີປະສິດທິພາບ ແລະ ໝັ້ນຄົງໂດຍການຍັບຍັ້ງການຫັນປ່ຽນໄລຍະ α ໄປ δ ທີ່ເກີດຈາກຂໍ້ບົກຜ່ອງ.
ໄອໂຊໂປຣປອກໄຊດ໌ໄທທານຽມ (IV) (TTIP, 99.999%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ Sigma-Aldrich. ກົດໄຮໂດຣຄລໍຣິກ (HCl, 35.0–37.0%) ແລະ ເອທານອນ (ບໍ່ມີນ້ຳ) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ Guangzhou Chemical Industry. SnO2 (ການກະຈາຍຕົວຂອງຄໍລອຍດອຍ tin(IV) oxide 15 wt%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ Alfa Aesar. ໄອໂອໄດດ໌ຕະກົ່ວ (II) (PbI2, 99.99%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ TCI Shanghai (ຈີນ). ຟໍມາດີນ ໄອໂອໄດ (FAI, ≥99.5%), ຟໍມາດີນ ຄລໍໄຣດ໌ (FACl, ≥99.5%), ເມທິລາມີນ ໄຮໂດຣຄລໍໄຣດ໌ (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-ເຕຕຣາກິສ-(N , N-di-p))-ເມທອກຊີອານີລີນ)-9,9′-ສະໄປໂຣບີຟລູອໍຣີນ (Spiro-OMeTAD, ≥99.5%), ລີທຽມ ບິສ(ໄຕຣຟລູໂອໂຣມີເທນ)ຊູນໂຟນີລີໄມດ໌ (Li-TFSI, 99.95%), 4-ເຕີຣ-ບິວທິວພີຣິດີນ (tBP, 96%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກບໍລິສັດ Xi'an Polymer Light Technology (ຈີນ). N,N-ໄດເມທິວຟໍມາຍ (DMF, 99.8%), ໄດເມທິວ ຊັນຟອກໄຊດ໌ (DMSO, 99.9%), ໄອໂຊໂປຼພິວ ອາລກໍຮໍ (IPA, 99.8%), ຄລໍໂຣເບນຊີນ (CB, 99.8%), ອາເຊໂຕໄນໄຕຣ (ACN). ຊື້ຈາກ Sigma-Aldrich. ກົດອົກຊາລິກ (H2C2O4, 99.9%) ຊື້ມາຈາກ Macklin. ສານເຄມີທັງໝົດຖືກນໍາໃຊ້ຕາມທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍບໍ່ມີການດັດແປງອື່ນໆ.
ຊັ້ນຮອງພື້ນ ITO ຫຼື FTO (1.5 × 1.5 cm2) ໄດ້ຖືກທຳຄວາມສະອາດດ້ວຍຄື້ນສຽງ ultrasonic ດ້ວຍຜົງຊັກຟອກ, acetone, ແລະ ethanol ເປັນເວລາ 10 ນາທີຕາມລຳດັບ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເຮັດໃຫ້ແຫ້ງພາຍໃຕ້ກະແສໄນໂຕຣເຈນ. ຊັ້ນປ້ອງກັນ TiO2 ທີ່ໜາແໜ້ນໄດ້ຖືກວາງໄວ້ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນ FTO ໂດຍໃຊ້ສານລະລາຍຂອງ titanium diisopropoxybis(acetylacetonate) ໃນ ethanol (1/25, v/v) ທີ່ວາງໄວ້ທີ່ 500 °C ເປັນເວລາ 60 ນາທີ. ການກະຈາຍ colloidal SnO2 ໄດ້ຖືກເຈືອຈາງດ້ວຍນ້ຳທີ່ບໍ່ມີໄອອອນໃນອັດຕາສ່ວນປະລິມານ 1:5. ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນທີ່ສະອາດທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວດ້ວຍ UV ozone ເປັນເວລາ 20 ນາທີ, ຟິມບາງໆຂອງອະນຸພາກ SnO2 ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ທີ່ 4000 rpm ເປັນເວລາ 30 ວິນາທີ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ອຸ່ນໄວ້ກ່ອນທີ່ 150 °C ເປັນເວລາ 30 ນາທີ. ສຳລັບສານລະລາຍ perovskite precursor, 275.2 mg FAI, 737.6 mg PbI2 ແລະ FACl (20 mol%) ໄດ້ຖືກລະລາຍໃນຕົວລະລາຍປະສົມ DMF/DMSO (15/1). ຊັ້ນເປີຣອຟສະໄກທ໌ໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍການປั่นແຍກສານລະລາຍເປີຣອຟສະໄກທ໌ 40 μL ເທິງຊັ້ນ SnO2 ທີ່ຜ່ານການอบດ້ວຍໂອໂຊນດ້ວຍ UV ທີ່ 5000 rpm ໃນອາກາດອ້ອມຂ້າງເປັນເວລາ 25 ວິນາທີ. 5 ວິນາທີຫຼັງຈາກຄັ້ງສຸດທ້າຍ, ສານລະລາຍ MACl2 IPA (4 ມກ/ມລ) 50 μL ໄດ້ຖືກວາງລົງເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນຢ່າງໄວວາເປັນສານຕ້ານຕົວລະລາຍ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຟິມທີ່ກະກຽມໃໝ່ໆໄດ້ຖືກອົບແຫ້ງທີ່ອຸນຫະພູມ 150°C ເປັນເວລາ 20 ນາທີ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນທີ່ອຸນຫະພູມ 100°C ເປັນເວລາ 10 ນາທີ. ຫຼັງຈາກທີ່ເຮັດໃຫ້ຟິມເປີຣອຟສະໄກທ໌ເຢັນລົງເຖິງອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ສານລະລາຍ H2C2O4 (1, 2, 4 ມກ ທີ່ລະລາຍໃນ 1 mL IPA) ໄດ້ຖືກປั่นແຍກທີ່ 4000 rpm ເປັນເວລາ 30 ວິນາທີ ເພື່ອເຮັດໃຫ້ໜ້າດິນເປີຣອຟສະໄກທ໌ເປັນຮູບຕົວ. ສານລະລາຍ spiro-OMeTAD ທີ່ກະກຽມໂດຍການປະສົມ spiro-OMeTAD 72.3 ມກ, CB1 1 ມລ, 27 µl tBP ແລະ 17.5 µl Li-TFSI (520 ມກ ໃນ 1 ມລ acetonitrile) ໄດ້ຖືກເຄືອບດ້ວຍສະປິນໃສ່ຟິມທີ່ 4000 rpm ພາຍໃນ 30 ວິນາທີ. ສຸດທ້າຍ, ຊັ້ນ Au ໜາ 100 nm ໄດ້ຖືກລະເຫີຍໃນສູນຍາກາດໃນອັດຕາ 0.05 nm/s (0~1 nm), 0.1 nm/s (2~15 nm) ແລະ 0.5 nm/s (16~100 nm).
ປະສິດທິພາບ SC ຂອງແຜງແສງອາທິດ perovskite ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ Keithley 2400 ແມັດພາຍໃຕ້ເຄື່ອງຈຳລອງແສງສະຫວ່າງແສງອາທິດ (SS-X50) ທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງ 100 mW/cm2 ແລະ ຢັ້ງຢືນໂດຍໃຊ້ແຜງແສງອາທິດຊິລິໂຄນມາດຕະຖານທີ່ໄດ້ຮັບການປັບທຽບ. ເວັ້ນເສຍແຕ່ຈະມີການລະບຸໄວ້ເປັນຢ່າງອື່ນ, ເສັ້ນໂຄ້ງ SP ໄດ້ຖືກວັດແທກໃນກ່ອງຖົງມືທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍໄນໂຕຣເຈນທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ (~25°C) ໃນຮູບແບບການສະແກນໄປໜ້າ ແລະ ກັບຄືນ (ຂັ້ນໄດແຮງດັນ 20 mV, ເວລາຊັກຊ້າ 10 ms). ໜ້າກາກເງົາໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອກຳນົດພື້ນທີ່ທີ່ມີປະສິດທິພາບ 0.067 cm2 ສຳລັບ PSC ທີ່ວັດແທກໄດ້. ການວັດແທກ EQE ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນອາກາດອ້ອມຂ້າງໂດຍໃຊ້ລະບົບ PVE300-IVT210 (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) ດ້ວຍແສງສີດຽວທີ່ສຸມໃສ່ອຸປະກອນ. ເພື່ອຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງອຸປະກອນ, ການທົດສອບແຜງແສງອາທິດທີ່ບໍ່ໄດ້ຫຸ້ມຫໍ່ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນກ່ອງຖົງມືໄນໂຕຣເຈນທີ່ຄວາມດັນ 100 mW/cm2 ໂດຍບໍ່ມີຕົວກອງ UV. ToF-SIMS ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ PHI nanoTOFII time-of-flight SIMS. ການວິເຄາະຄວາມເລິກໄດ້ຮັບໂດຍໃຊ້ປືນ Ar ion 4 kV ທີ່ມີພື້ນທີ່ 400 × 400 µm.
ການວັດແທກແສງເອັກສ໌ເລອີເລັກຕຣອນໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນ (XPS) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນລະບົບ Thermo-VG Scientific (ESCALAB 250) ໂດຍໃຊ້ Al Kα ທີ່ມີໂຄຣມາຕເປັນໂມໂນໂຄຣມາຕ (ສຳລັບໂໝດ XPS) ທີ່ຄວາມດັນ 5.0 × 10–7 Pa. ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສະແກນ (SEM) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນລະບົບ JEOL-JSM-6330F. ຮູບຮ່າງພື້ນຜິວ ແລະ ຄວາມຫຍາບຂອງຟິມ perovskite ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດແຮງປະລໍາມະນູ (AFM) (Bruker Dimension FastScan). STEM ແລະ HAADF-STEM ຖືກເກັບໄວ້ທີ່ FEI Titan Themis STEM. ສະເປັກຕຣຳການດູດຊຶມ UV–Vis ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ UV-3600Plus (Shimadzu Corporation). ກະແສໄຟຟ້າຈຳກັດປະຈຸໄຟຟ້າອະວະກາດ (SCLC) ໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໃນເຄື່ອງວັດແທກ Keithley 2400. ການເສື່ອມສະພາບຂອງແສງໂຟໂຕໃນສະພາບຄົງທີ່ (PL) ແລະ ການເສື່ອມສະພາບຂອງແສງໂຟໂຕທີ່ແກ້ໄຂຕາມເວລາ (TRPL) ຂອງການເສື່ອມສະພາບຕະຫຼອດຊີວິດຂອງຕົວນຳໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກແສງໂຟໂຕ FLS 1000. ຮູບພາບການສ້າງແຜນທີ່ PL ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ລະບົບ Horiba LabRam Raman HR Evolution. ການວິເຄາະແສງອິນຟາເຣດແບບ Fourier transform (FTIR) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ລະບົບ Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650.
ໃນວຽກງານນີ້, ພວກເຮົາໃຊ້ວິທີການເກັບຕົວຢ່າງເສັ້ນທາງ SSW ເພື່ອສຶກສາເສັ້ນທາງການຫັນປ່ຽນໄລຍະຈາກໄລຍະ α ຫາ δ. ໃນວິທີການ SSW, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງໜ້າດິນພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງແມ່ນຖືກກຳນົດໂດຍທິດທາງຂອງໂໝດອ່ອນແບບສຸ່ມ (ອະນຸພັນທີສອງ), ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ການສຶກສາລະອຽດ ແລະ ເປັນກາງຂອງໜ້າດິນພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ. ໃນວຽກງານນີ້, ການເກັບຕົວຢ່າງເສັ້ນທາງແມ່ນປະຕິບັດຢູ່ໃນ supercell 72 ອະຕອມ, ແລະຄູ່ສະຖານະເບື້ອງຕົ້ນ/ສຸດທ້າຍ (IS/FS) ຫຼາຍກວ່າ 100 ຄູ່ຖືກເກັບກຳຢູ່ໃນລະດັບ DFT. ອີງຕາມຊຸດຂໍ້ມູນຄູ່ IS/FS, ເສັ້ນທາງທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ໂຄງສ້າງເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ໂຄງສ້າງສຸດທ້າຍສາມາດຖືກກຳນົດດ້ວຍຄວາມສອດຄ່ອງລະຫວ່າງອະຕອມ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນການເຄື່ອນໄຫວສອງທາງຕາມໜ້າດິນຫົວໜ່ວຍທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກຳນົດວິທີການສະຖານະການປ່ຽນແປງຢ່າງລຽບງ່າຍ. (VK-DESV). ຫຼັງຈາກຄົ້ນຫາສະຖານະການປ່ຽນແປງ, ເສັ້ນທາງທີ່ມີສິ່ງກີດຂວາງຕໍ່າສຸດສາມາດຖືກກຳນົດໂດຍການຈັດອັນດັບສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານ.
ການຄິດໄລ່ DFT ທັງໝົດໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ VASP (ເວີຊັນ 5.3.5), ບ່ອນທີ່ການພົວພັນລະຫວ່າງເອເລັກຕຣອນ-ໄອອອນຂອງອະຕອມ C, N, H, Pb, ແລະ I ຖືກສະແດງໂດຍໂຄງການຄື້ນຂະຫຍາຍທີ່ຄາດຄະເນໄວ້ (PAW). ຟັງຊັນສະຫະສຳພັນການແລກປ່ຽນໄດ້ຖືກອະທິບາຍໂດຍການປະມານຄ່າ gradient ທົ່ວໄປໃນ parameterization Perdue-Burke-Ernzerhoff. ຂີດຈຳກັດພະລັງງານສຳລັບຄື້ນຮາບພຽງຖືກຕັ້ງໄວ້ທີ່ 400 eV. ຕາຂ່າຍ k-point Monkhorst–Pack ມີຂະໜາດ (2 × 2 × 1). ສຳລັບໂຄງສ້າງທັງໝົດ, ຕຳແໜ່ງຂອງຕາຂ່າຍ ແລະ ອະຕອມໄດ້ຖືກປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດຢ່າງເຕັມທີ່ຈົນກວ່າອົງປະກອບຄວາມກົດດັນສູງສຸດຈະຕໍ່າກວ່າ 0.1 GPa ແລະ ອົງປະກອບແຮງສູງສຸດຈະຕໍ່າກວ່າ 0.02 eV/Å. ໃນຮູບແບບພື້ນຜິວ, ພື້ນຜິວຂອງ FAPbI3 ມີ 4 ຊັ້ນ, ຊັ້ນລຸ່ມມີອະຕອມຄົງທີ່ທີ່ຈຳລອງຮ່າງກາຍຂອງ FAPbI3, ແລະ ສາມຊັ້ນເທິງສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄດ້ຢ່າງອິດສະຫຼະໃນລະຫວ່າງຂະບວນການປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດ. ຊັ້ນ PbC2O4 ມີຄວາມໜາ 1 ML ແລະ ຕັ້ງຢູ່ເທິງໜ້າດິນ I-terminal ຂອງ FAPbI3, ບ່ອນທີ່ Pb ຖືກຜູກມັດກັບ 1 I ແລະ 4 O.
ສຳລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບການອອກແບບການສຶກສາ, ເບິ່ງບົດຄັດຫຍໍ້ບົດລາຍງານຜົນງານທຳມະຊາດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບບົດຄວາມນີ້.
ຂໍ້ມູນທັງໝົດທີ່ໄດ້ຮັບ ຫຼື ວິເຄາະໃນລະຫວ່າງການສຶກສານີ້ແມ່ນລວມຢູ່ໃນບົດຄວາມທີ່ເຜີຍແຜ່, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຂໍ້ມູນສະໜັບສະໜູນ ແລະ ໄຟລ໌ຂໍ້ມູນດິບ. ຂໍ້ມູນດິບທີ່ນຳສະເໜີໃນການສຶກສານີ້ແມ່ນມີຢູ່ທີ່ https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440. ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ສຳລັບບົດຄວາມນີ້.
ກຣີນ, ມ. ແລະ ອື່ນໆ. ຕາຕະລາງປະສິດທິພາບຂອງຈຸລັງແສງຕາເວັນ (ສະບັບທີ 57). ໂຄງການ. ໂຟໂຕອີເລັກຕຣິກ. ຊັບພະຍາກອນ. ການນຳໃຊ້. 29, 3–15 (2021).
Parker J. ແລະ ອື່ນໆ. ການຄວບຄຸມການເຕີບໂຕຂອງຊັ້ນ perovskite ໂດຍໃຊ້ alkyl ammonium chlorides ທີ່ລະເຫີຍໄດ້. Nature 616, 724–730 (2023).
Zhao Y. ແລະ ອື່ນໆ. ທາດ Inactive (PbI2)2RbCl ເຮັດໃຫ້ຟິມ perovskite ມີຄວາມໝັ້ນຄົງສຳລັບແບັດເຕີຣີແສງອາທິດທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ວິທະຍາສາດ 377, 531–534 (2022).
Tan, K. ແລະ ອື່ນໆ. ແຜງພະລັງງານແສງອາທິດເປີອຟສະໄກດແບບປີ້ນກັບໂດຍໃຊ້ສານເສີມໄດເມທິລອາຄຣິດີນິລ. ທຳມະຊາດ, 620, 545–551 (2023).
Han, K. ແລະ ອື່ນໆ. ທາດໄອໂອໄດດ໌ຟໍມາດີນທີ່ເປັນຜລຶກດຽວ (FAPbI3): ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດທາງດ້ານໂຄງສ້າງ, ທາງແສງ ແລະ ທາງໄຟຟ້າ. ຄຳວິເສດ. ມັດທາຍ 28, 2253–2258 (2016).
Massey, S. ແລະ ອື່ນໆ. ການສະຖຽນລະພາບຂອງໄລຍະ perovskite ສີດຳໃນ FAPbI3 ແລະ CsPbI3. AKS Energy Communications. 5, 1974–1985 (2020).
ເຈົ້າ, JJ, ແລະ ອື່ນໆ. ເຊວແສງອາທິດ perovskite ທີ່ມີປະສິດທິພາບຜ່ານການຄຸ້ມຄອງຕົວນຳທີ່ດີຂຶ້ນ. Nature 590, 587–593 (2021).
Saliba M. ແລະ ອື່ນໆ. ການລວມເອົາທາດ rubidium cations ເຂົ້າໃນແຜງແສງອາທິດ perovskite ຊ່ວຍປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງແສງອາທິດ. ວິທະຍາສາດ 354, 206–209 (2016).
Saliba M. ແລະ ອື່ນໆ. ແຜງໂຊລາເຊວເຊຊຽມເປີໂຣສໄກດ໌ສາມຊັ້ນ: ປັບປຸງຄວາມໝັ້ນຄົງ, ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດຊ້ຳໄດ້ ແລະ ປະສິດທິພາບສູງ. ສະພາບແວດລ້ອມພະລັງງານ. ວິທະຍາສາດ. 9, 1989–1997 (2016).
Cui X. ແລະ ອື່ນໆ. ຄວາມກ້າວໜ້າຫຼ້າສຸດໃນການສະຖຽນລະພາບໄລຍະ FAPbI3 ໃນແຜງແສງອາທິດ perovskite ປະສິດທິພາບສູງ Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
Delagetta S. ແລະ ອື່ນໆ. ການແຍກເຟດທີ່ເກີດຈາກແສງທີ່ມີເຫດຜົນຂອງເປີຣອຟສະໄກຕ໌ອິນຊີ-ອະນົງຄະທາດປະສົມ halide. Nat. communicate. 8, 200 (2017).
Slotcavage, DJ ແລະ ອື່ນໆ. ການແຍກເຟສທີ່ເກີດຈາກແສງໃນຕົວດູດຊຶມ halide perovskite. AKS Energy Communications. 1, 1199–1205 (2016).
Chen, L. ແລະ ອື່ນໆ. ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໄລຍະພາຍໃນ ແລະ ແຖບຄວາມຖີ່ພາຍໃນຂອງຜລຶກຊິລິໂຄນ formamidine lead triiodide perovskite single crystal. Anjiva. ເຄມີ. ສາກົນ. ສະບັບທີ 61. e202212700 (2022).
Duinsti, EA ແລະອື່ນໆ. ເຂົ້າໃຈການເນົ່າເປື່ອຍຂອງ methylenediammonium ແລະບົດບາດຂອງມັນໃນການສະຖຽນລະພາບຂອງເຟສຂອງ lead triiodide formamidine. J. Chem. Bitch. 18, 10275–10284 (2023).
Lu, HZ ແລະ ອື່ນໆ. ການວາງອາຍທີ່ມີປະສິດທິພາບ ແລະ ໝັ້ນຄົງຂອງແຜງແສງອາທິດ perovskite ສີດຳ FAPbI3. ວິທະຍາສາດ 370, 74 (2020).
Doherty, TAS ແລະອື່ນໆ. ເປຣອຟສະໄກດ໌ octahedral halide ທີ່ມີຄວາມໝັ້ນຄົງຈະສະກັດກັ້ນການສ້າງເຟສໃນທ້ອງຖິ່ນທີ່ມີລັກສະນະຈຳກັດ. ວິທະຍາສາດ 374, 1598–1605 (2021).
Ho, K. ແລະ ອື່ນໆ. ກົນໄກການຫັນປ່ຽນ ແລະ ການເຊື່ອມໂຊມຂອງເມັດ formamidine ແລະ ທາດໄອໂອໄດດ໌ຊີຊຽມ ແລະ ທາດຕະກົ່ວ perovskites ພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ ແລະ ແສງສະຫວ່າງ. AKS Energy Communications. 6, 934–940 (2021).
Zheng J. ແລະ ອື່ນໆ. ການພັດທະນາອະນຸພາກ pseudohalide ສຳລັບແຜງແສງອາທິດ perovskite α-FAPbI3. Nature 592, 381–385 (2021).