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Controlling Homogenous Spherulitic Crystallization for High-Efficiency Planar Perovskite Solar Cells Fabricated under Ambient High-Humidity Conditions.
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2019-10-25 , DOI: 10.1002/smll.201904422 Dechan Angmo 1 , Xiaojin Peng 1, 2, 3 , Aaron Seeber 1 , Chuantian Zuo 1 , Mei Gao 1 , Qicheng Hou 4 , Jian Yuan 2, 3 , Qi Zhang 2, 3, 5 , Yi-Bing Cheng 4, 6 , Doojin Vak 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2019-10-25 , DOI: 10.1002/smll.201904422 Dechan Angmo 1 , Xiaojin Peng 1, 2, 3 , Aaron Seeber 1 , Chuantian Zuo 1 , Mei Gao 1 , Qicheng Hou 4 , Jian Yuan 2, 3 , Qi Zhang 2, 3, 5 , Yi-Bing Cheng 4, 6 , Doojin Vak 1
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The influence of precursor solution properties, fabrication environment, and antisolvent properties on the microstructural evolution of perovskite films is reported. First, the impact of fabrication environment on the morphology of methyl ammonium lead iodide (MAPbI3 ) perovskite films with various Lewis-base additives is reported. Second, the influence of antisolvent properties on perovskite film microstructure is investigated using antisolvents ranging from nonpolar heptane to highly polar water. This study shows an ambient environment that accelerates crystal growth at the expense of nucleation and introduces anisotropies in crystal morphology. The use of antisolvents enhances nucleation but also influences ambient moisture interaction with the precursor solution, resulting in different crystal morphology (shape, size, dispersity) in different antisolvents. Crystal morphology, in turn, dictates film quality. A homogenous spherulitic crystallization results in pinhole-free films with similar microstructure irrespective of processing environment. This study further demonstrates propyl acetate, an environmentally benign antisolvent, which can induce spherulitic crystallization under ambient environment (52% relative humidity, 25 °C). With this, planar perovskite solar cells with ≈17.78% stabilized power conversion efficiency are achieved. Finally, a simple precipitation test and in situ crystallization imaging under an optical microscope that can enable a facile a priori screening of antisolvents is shown.
中文翻译：
控制在环境高湿度条件下制造的高效平面钙钛矿太阳能电池的均质球晶结晶。
报道了前体溶液性质，制造环境和抗溶剂性质对钙钛矿薄膜微观结构演变的影响。首先，报道了制造环境对具有各种路易斯碱添加剂的甲基铵碘化铅（MAPbI3）钙钛矿薄膜形态的影响。其次，使用从非极性庚烷到高极性水的抗溶剂，研究了抗溶剂性能对钙钛矿薄膜微结构的影响。这项研究显示了一个周围环境，它以成核为代价加速了晶体的生长，并在晶体形态上引入了各向异性。使用抗溶剂可增强成核作用，但也会影响环境水分与前体溶液的相互作用，从而导致不同的晶体形态（形状，大小，分散性）在不同的抗溶剂中。反过来，晶体形态决定了薄膜的质量。均匀的球晶结晶导致无针孔的薄膜具有相似的微观结构，而与加工环境无关。这项研究进一步证明了乙酸丙酯，一种对环境无害的抗溶剂，可以在周围环境（52％相对湿度，25°C）下诱导球晶结晶。这样，可以实现具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。均匀的球晶结晶导致无针孔的薄膜具有相似的微观结构，而与加工环境无关。这项研究进一步证明了乙酸丙酯，一种对环境无害的抗溶剂，可以在周围环境（52％相对湿度，25°C）下诱导球晶结晶。这样，可以实现具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。均匀的球晶结晶导致无针孔的薄膜具有相似的微观结构，而与加工环境无关。这项研究进一步证明了乙酸丙酯，一种对环境无害的抗溶剂，可以在周围环境（52％相对湿度，25°C）下诱导球晶结晶。这样，可以实现具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。实现了具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。获得了具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。
更新日期：2019-12-06
中文翻译：
控制在环境高湿度条件下制造的高效平面钙钛矿太阳能电池的均质球晶结晶。
报道了前体溶液性质，制造环境和抗溶剂性质对钙钛矿薄膜微观结构演变的影响。首先，报道了制造环境对具有各种路易斯碱添加剂的甲基铵碘化铅（MAPbI3）钙钛矿薄膜形态的影响。其次，使用从非极性庚烷到高极性水的抗溶剂，研究了抗溶剂性能对钙钛矿薄膜微结构的影响。这项研究显示了一个周围环境，它以成核为代价加速了晶体的生长，并在晶体形态上引入了各向异性。使用抗溶剂可增强成核作用，但也会影响环境水分与前体溶液的相互作用，从而导致不同的晶体形态（形状，大小，分散性）在不同的抗溶剂中。反过来，晶体形态决定了薄膜的质量。均匀的球晶结晶导致无针孔的薄膜具有相似的微观结构，而与加工环境无关。这项研究进一步证明了乙酸丙酯，一种对环境无害的抗溶剂，可以在周围环境（52％相对湿度，25°C）下诱导球晶结晶。这样，可以实现具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。均匀的球晶结晶导致无针孔的薄膜具有相似的微观结构，而与加工环境无关。这项研究进一步证明了乙酸丙酯，一种对环境无害的抗溶剂，可以在周围环境（52％相对湿度，25°C）下诱导球晶结晶。这样，可以实现具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。均匀的球晶结晶导致无针孔的薄膜具有相似的微观结构，而与加工环境无关。这项研究进一步证明了乙酸丙酯，一种对环境无害的抗溶剂，可以在周围环境（52％相对湿度，25°C）下诱导球晶结晶。这样，可以实现具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。实现了具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。获得了具有约17.78％稳定功率转换效率的平面钙钛矿太阳能电池。最后，显示了一个简单的沉淀测试和在光学显微镜下的原位结晶成像，该成像可以方便地进行先验筛选抗溶剂。
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