المنطق الأساسي في تحسين plqy ( رر الكم العائد ) من الخلايا الشمسية بيروفسكيتتثبيط الإشعاع غير التركيبالحد من احتمال محاصرة الناقلين في عيب الدولة وتحسين كفاءة الناقل الإشعاع التركيب . استنادا إلى العوامل التي تؤثر على plqy ( عيب ، crystallinity ، واجهة الجودة والاستقرار البيئي ، وما إلى ذلك ) ، سلسلة من الاستراتيجيات الفعالة التي تم تطويرها .

ويمكن تصنيفها على وجه التحديد في الفئات التالية :

عيب التخميل : الحد من الإشعاع غير مراكز المركب

العيوب ( سطح / معظم المرحلة العيوب ، حدود الحبوب العيوب ) هي الأسباب الرئيسية التي تؤدي إلى nonradiation التركيب .عيب التخميلبل هو استراتيجية أساسية لتعزيز plqy . . . . . . .

1 . سطح التخميل : الهدف إصلاح العيوب السطحية

هناك العديد من الأيونات غير منسقة مثل الرصاصاو تعليق السندات التي هي نشطة للغاية غير الإشعاع مركب مراكز . سطح تخميل يملأ العيوب ويقلل من كثافة سطح الدولة بإدخال الجزيئات الوظيفية / الأيونات .

م .الجزيئية العضوية التخميلس
تحتوي على مجموعة أمينيةاالجزيئات العضوية ( مثل البازلاء ) ، هيدروكسي ( أوه ) أو الكبريت ( ش )ا、 丁胺（BAا( ثيوريا ، الجوانيدين الملح ، وما إلى ذلك ) يمكن أن تكون مرتبطة مع سطح غير المشبعةاملزمة ، تحييد عيب الشحنة الكهربائية . على سبيل المثال PEAاتعديل mapbiوالسطح يمكن رفع plqy من 10 ٪ إلى أكثر من 60 ٪ .

م .الأيونات غير العضوية التخميلس
الأملاح غير العضوية ( مثل منظمة التضامن المسيحي الدولية ، rbcl ، KBR ، الجريدة الرسمية ( العقدة )االكاتيونات ( CS )او Rbاأنيون ( أنا )او Clاو SCNايمكن ملء الشواغر شعرية ( على سبيل المثال ، أ ، س ) و قمع تشكيل العيوب . على سبيل المثال ، منظمة التضامن المسيحي الدولية يمكن أن تقلل من التخميل فاس.لاماجستيرس.وبي بي آيوالعيوب السطحية ، plqy يعزز أكثر من 30 ٪ .

م .بعدين بيروفسكيت طبقة التخميلس
بعدين بيروفسكيت ( مثل ( PEA ) نمت على سطح ثلاثي الأبعاد بيروفسكيتابي بي آيا، (BA)ابي بي آياسطح مسعور يمكن تعطيل العيوب في وقت واحد و كتلة الماء والأكسجين . سلسلة طويلة من الكاتيونات العضوية في طبقة ثنائية الأبعاد يمكن أن تغطي العيوب السطحية ، ومستوى الطاقة مطابقة واجهة ثنائية الأبعاد / ثلاثية الأبعاد يمكن أن تقلل من nonradiative التركيب على سطح الناقل ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في plqy ( أكثر من 90 ٪ في بعض النظم ) .

2 . معظم التخميل : تثبيط تشكيل العيوب الداخلية

معظم العيوب ( على سبيل المثال ، الشواغر ، فراغات الذرات والشوائب المرحلة ) هي أساسا بسبب عدم الاستقرار أو عدم التوازن في حركية استوكيومتري بيروفسكيت تبلور .

م .مخدر تخميل السلائفس
كمية صغيرة من " عيب محاصرة وكلاء " ( مثل اليوريا ، ثيوريا ، مشتقات الأحماض الأمينية ) أدخلت بيروفسكيت السلائف .اااتشكيل العيوب في عملية التبلور هو قمعها . على سبيل المثال ، إضافة 0.5 ٪ ثيوريا في السلائف يمكن أن تجعل cspbiوالمرحلة الأكبر عيب الكثافة بنسبة واحدة من حجم النظام ، plqy ارتفع من 20 ٪ إلى 70 ٪ .

م . ايون المنشطات منظم شعريةس
إدخال الأيونات غير المتجانسة ، مثل موقع المنشطات CSاو Rbاس الكلمات المنشطات راو Clااستقرار بيروفسكيت شعرية ، والحد من التشوهات الناجمة عن شعرية من العيوب . على سبيل المثال FAس.لاسيس.وبي بي آيو( فا : formamidine ، CS : السيزيوم )والكريستال المشبك هو أكثر استقرارا وأقل العيوب في الجسم ، plqy يزيد بنسبة 40 في المائة .

تبلور التنظيم : الحد من حدود الحبوب عيب

الحدود الحبوب هي منطقة كثيفة من العيوب ( مثل uncoordinated الأيونات شعرية التفكك ) ، وارتفاع crystallinity وكبيرة حجم الحبوب يمكن أن تقلل من كثافة الحدود الحبوب بيروفسكيت الفيلم ، وبالتالي الحد من الإشعاع غير التركيب .

1 - تحسين حركية التبلور المذيبات الهندسة

من خلال التحكم في تكوين المذيبات أو تطاير قيم من السلائف الحل ، نمو الحبوب بطيئة ، كبيرة الحجم ، وانخفاض عيب كريستال تتشكل .

م .استراتيجية مختلطة المذيباتسفي DMF ( ن ، ن ثنائي ميثيل Formamide ) أو ( DMSO dimethylsulfoxide ) ، وارتفاع درجة الغليان المذيبات ( مثل ( gbl-gamma-butyrolactone ) ، وبناء القدرات ( كلور البنزين ) أضيفت إلى تأخير تبخر المذيبات ، وإطالة وقت التبلور ، وجعل الحبوب تنمو بشكل كامل . على سبيل المثال MAPbIوحجم الحبوب من 1 ميكرون إلى 5 ميكرون أو أكثر ، وانخفاض كثافة الحدود الحبوب ، وزيادة plqy بنسبة 25 في المائة .

م .عكس المذيبات مساعدة تبلور: antisolubilities ( مثل إثيل الأثير ، كلور البنزين ) أضيفت إلى perovskite الرطب الفيلم ، والتي يمكن أن تقلل من الذوبان السلائف بسرعة ، حمل متجانسة التنوي ، والحد من الحبوب الصغيرة و الحدود الحبوب . تحسين مكافحة المذيبات إسقاط الوقت ( على سبيل المثال ، في فيلم شبه الجافة ) يمكن أن تزيد من تحسين نوعية الكريستال ، plqy يمكن أن تزيد من 30 ٪ ~ 50 ٪ .

2 . عملية الصلب الأمثل

درجة حرارة التخمير والوقت لها تأثير مباشر على crystallinity : انخفاض درجة حرارة التخمير يمكن أن يؤدي بسهولة إلى بلورة غير مكتملة ( غير متبلور متعدد المراحل ) ، وارتفاع درجة حرارة التخمير قد يؤدي إلى تطايراالتحلل

م .خطوة الصلبأولا ، انخفاض درجة الحرارة ( 60-80 ℃ ) المعالجة ، مما أدى إلى بطء التنوي من السلائف . الصلب في درجة حرارة عالية ( 100 ~ 150 ℃ ) يمكن أن تعزز نمو الحبوب و إصلاح الخلل . على سبيل المثال FAPbIوباستخدام " 80 ℃ / 5 دقائق + 150 ℃ / 10 دقيقة " خطوة الصلب ، crystallinity زيادة كبيرة ، plqy من 15 ٪ إلى 55 ٪ .

مكثفات الهندسة : تثبيط nonradiative تكوين واجهة

واجهة بين بيروفسكيت و تهمة نقل طبقة ( HTL / ETL ) هو " منطقة عالية المخاطر " ( مستوى عدم تطابق واجهة عيب ) من الناقل مركب .

طبقة النقل واجهة تعديل

من خلال إدخال طبقة عازلة على سطح طبقة النقل ، ومستوى الطاقة مطابقة واجهة تخميلها عيب يمكن تحسينها .

م .ETL ( نقل الإلكترون طبقة ) تعديلفي تيوااو سنواسطح طلاء الألومنيوم رقيقة جدااأو、 أكسيد الزنك أو الجزيئات العضوية ( على سبيل المثال ، tpbi ) يمكن أن تقلل من كثافة واجهة عيباو perovskite ، والحد من تراكم الإلكترونات في واجهة . على سبيل المثال Alاأوتعديل تيواperovskite واجهة يمكن أن تزيد من plqy بنسبة 20 في المائة .

م .HTL ( ثقب طبقة النقل ) تعديلإدخال كوي ، نيو على سطح سبيرو أوميتاد أو PTAAₓأو التجميع الذاتي monomolecular طبقة ( على سبيل المثال ، phenylthiophenol المشتقات ) يمكن أن تزيد من كفاءة استخراج تجويف ، والحد من الاحتفاظ في واجهة . على سبيل المثال ، كوي تعديل سبيرو أوميتاد / بيروفسكيت واجهة يمكن أن تزيد من plqy من 30 ٪ إلى 50 ٪ .

2 - تحسين مستوى الطاقة مطابقة بيروفسكيت / طبقة النقل

اختيار مواد النقل التي هي أكثر مطابقة مع مستوى الطاقة بيروفسكيت ، والحد من استخراج الناقل الحاجز . على سبيل المثال ، بالمقارنة مع تيوا( نطاق التوصيل حوالي 4 فولت ) ، سنواالفرقة ( حوالي 4.4 إف ) هو أقرب إلى mapbi . . . . . . .والإلكترون استخراج أكثر كفاءة ، واجهة أقل التركيب ، plqy أعلى ( سنو ) .االأجهزة القائمة على plqy عادة أفضل من تيواقاعدة ارتفاع 10 ٪ ~ 20 ٪ .

تعزيز الاستقرار : تثبيط plqy التدهور الناجم عن

تدهور بيروفسكيت ( الماء ، الأكسجين ، الضوء الناجم عن ) يمكن أن يؤدي إلى عيوب جديدة مثل الرصاصا、 زيادة الاستقرار هو المفتاح للحفاظ على plqy عالية . . . . . . .

1 - تثبيت المكونات

باستخدام نظام مختلط الموجبة / أنيون مثل ماس.اFAس.مُتَعَلِّقسيس.وPb (أنا)س.قردبروس.اوومن خلال التفاعل بين الأيونات ، شعرية التشويه و تطاير المكونات يمكن قمعها ، وبالتالي تحسين القدرة المضادة للتحلل من المواد . على سبيل المثال ، مختلطة الكاتيوني perovskites زيادة الاحتفاظ plqy من 30 ٪ إلى 70 ٪ بعد 100 ساعة في الهواء مقارنة مع ما على أساس perovskites نقية . . . . . . .

2 . التعبئة والتغليف تصميم طبقة الحاجز

من خلال التعبئة والتغليف ( على سبيل المثال الزجاج / المعادن التعبئة والتغليف ) أو عن طريق إدخال الماء والأكسجين مقاومة طبقات ( على سبيل المثال ، آلاأو、 الحيوانات الأليفة / آل مركب غشاء ) ، والحد من المياه الأوكسجين الغزو . على سبيل المثال Alاأوإن plqy لا تزال تحافظ على أكثر من 80 ٪ من القيمة الأولية ( 10 ٪ فقط من unencapsulated الأجهزة ) لمدة 30 يوما في 85 ٪ الرطوبة .

تحسين ظروف الإثارة : تجنب الإشعاع غير تعزيز مركب

في القياس أو التطبيق ، فمن الممكن لمنع plqy من " مصطنع " الحد من خلال تنظيم معقول الإثارة الظروف :

م .تنظيم كثافة الإثارة: تجنب الإفراط في كثافة الإثارة ( على سبيل المثال > 10 ¹افوتون・s）， منع الإفراط في تركيز الناقل من التسبب في مثقب التركيب ( نوع من nonradiative التركيب ) ؛

م .التحكم في درجة الحرارةفي الحالات التي تتطلب plqy عالية ( على سبيل المثال ، التطبيقات التي ينبعث منها ضوء ) ، درجة الحرارة يمكن أن تنخفض بشكل صحيح ( على سبيل المثال ، 77 ك ) ، عيب محاصرة الحرارية التنشيط يمكن قمعها ، ونسبة الإشعاع المركب يمكن تحسينها .

ملخص

ويمكن تلخيص الاستراتيجيات الأساسية لتحسين plqy على النحو التالي :" عيب التخميل هو الغالب ، تبلور واجهة الأمثل هو مساعدة ، والاستقرار هو تعزيز ضمان طويل المفعول " .إن plqy بيروفسكيت يمكن أن تحسن إلى حد كبير من خلال الحد من غير مركز الإشعاع مباشرة من خلال السطح / معظم المرحلة التخميل ، جنبا إلى جنب مع بلورة السيطرة ، والحد من الحدود الحبوب عيب ، واجهة الأمثل الناقل استخراج الهندسة ، بالإضافة إلى تصميم الاستقرار تثبيط التدهور . هذه الاستراتيجيات ليس فقط تحسين plqyالذرات الكم العائدوفي الوقت نفسه ، فإنه يمكن أيضا تحسين أداء الخلايا الشمسية الضوئية ( على سبيل المثال ، فتح دائرة الجهد ، eqe ) بشكل متزامن ، لأن انخفاض الإشعاع غير مركب خسارة هو سمة مشتركة من كفاءة الأجهزة .