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甲基碘化铵分压和蒸发起始对于共蒸发甲基碘化铅吸收剂生长的重要性
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-07-27 , DOI: 10.1038/s41598-021-94689-1
Karl L Heinze 1 , Oleksandr Dolynchuk 2 , Thomas Burwig 1 , Jaykumar Vaghani 1 , Roland Scheer 1 , Paul Pistor 1
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更新日期:2021-07-28
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-07-27 , DOI: 10.1038/s41598-021-94689-1
Karl L Heinze 1 , Oleksandr Dolynchuk 2 , Thomas Burwig 1 , Jaykumar Vaghani 1 , Roland Scheer 1 , Paul Pistor 1
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基于真空的共蒸发有望将钙钛矿太阳能电池推向更大的尺寸,但物理气相成膜的细节仍有待探索。在这项工作中,我们使用原位 X 射线研究了通过共蒸发甲基碘化铵 ( MAI ) 和碘化铅 ( PbI \(_ 2\ ) ) 制备的甲基碘化铅铵 ( MAPbI \(_3\) ) 吸收剂的生长衍射设置。这种设置使我们能够表征生长薄膜的结晶和相演化。MAI蒸发期间,腔室总压力急剧增加。因此,我们假设腔室总压力主要由沉积期间的MAI气氛形成,并用它来控制MAI蒸发。首先,我们通过在恒定的PbI \(_2\)通量率下改变MAI压力来优化MAI与PbI \(_2\)冲击比。我们发现太阳能电池器件的性能对腔室压力的强烈依赖性,在简单的压区结构中实现效率 > 14 \(\%\) 。在进一步优化处理条件的过程中,我们通过将 MAI 蒸发的开始延迟 t = 0/8/16 分钟来改变PbI \ ( _ 2 \)和MAI沉积的开始时间。这样,PbI \(_2\)在此初始阶段作为厚度高达约 20 nm 的种子层成核。器件性能受益于这些PbI \(_2\)籽晶层,它们还会诱导强烈的优先薄膜取向,正如掠入射广角 X 射线散射 (GIWAXS) 测量所证明的那样。我们对物理气相中MAPbI \(_3\)薄膜生长的见解有助于了解薄膜形成机制,并有助于MAPbI \(_3\)和相关钙钛矿吸收剂的进一步发展。

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