Flash infrarood gloeien voor Perovskiet zonnecel verwerking

Dit protocol is essentieel voor het gebruik van de FIRA-methode voor de verwerking van dunnefilmperovskiet zonnecellen. Het belangrijkste voordeel van dit protocol zijn de snelle gloeitijd, milieuvriendelijkheid en de reproduceerbaarheid van de dunnefilmverwerking. Deze methode is ontwikkeld voor dunne-film perovskiet zonnecel.

Het kan echter worden uitgebreid voor dunnefilmcoating zachte en harde materialen. Om de gloeicyclus te programmeren, sluit u eerst de FIRA-oven aan op een computer en selecteert u de PID-modus. Controleer of deze tabel is geselecteerd met een tijdbasis die langer is dan de totale duur van de gloei- en koelprocessen.

Nadat u de tijden hebt ingesteld waarop de lampen moeten worden in- en uitgeschakeld, klikt u op de starttabel om de cyclus uit te voeren. Om een mesoporeuze titaniumdioxidelaag spin-coat 50 microliters van een mesoporous titaniumdioxideoplossing te bereiden bij 4.000 omwentelingen per minuut gedurende 10 seconden met een acceleratiesnelheid van 1200 omwentelingen per minuut en vervolgens de gasinlaatluchtklep te openen. Programmeer een gloeicyclus van 1200 seconden bij 550 graden Celsius en plaats de substraten in de FIRA-oven.

Start het gloeiproces in PID-modus om een laag van 150 tot 200 nanometer op te leveren. Klik op het juiste moment op de STOP-tabel om het gloeien te stoppen en verwijder vervolgens de monsters wanneer de oventemperatuur 25 graden Celsius bereikt. Om een perovskietlaag voor te bereiden, programmeer je eerst een gloeistap van 1,6 seconden op de full power-modus, spinlaag 40 microliter perovskietoplossing op het substraat met 4.000 omwentelingen per minuut gedurende 10 seconden en breng je het substraat over in de oven.

Start dan het gloeiproces. Aan het einde van de cyclus moet het substraatoppervlak van geel naar zwart veranderen. Laat de monsters nog vijf seconden in de oven staan om af te koelen voordat u ze verwijdert.

Klik vervolgens met de rechtermuisknop op het temperatuurprofiel om het als txt- of xlsx-bestand te downloaden. Om de dunne film te evalueren, beeld het substraat op een optische microscoop uitgerust met een xenon lichtbron en oneindig gecorrigeerd 10X en 50X doelstellingen en tegelijkertijd opnemen van de absorberende spectra met een optische vezel geïntegreerd in de microscoop opgezet en aangesloten op een spectrometer. Het elimineren van de antisolvent en het verminderen van de gloeitijden verlaagt de energetische en financiële kosten aanzienlijk.

Uit de levenscyclusbeoordeling van het perovskietsyntheseproces blijkt dat FIRA slechts 8% van de milieu-impact en 2% van de fabricagekosten van de antisolvente methode presenteert. Bovendien is FIRA compatibel met flexibele en grote oppervlaktesubstraten. Röntgendiffractieanalyse onthulde de grenzen van de vier verschillende perovskietfasen die werden waargenomen op basis van verschillende experimentele karakteriseringen.

Een ander voordeel is de dataverzameling en materiaalscreening. Bijvoorbeeld, het temperatuurprofiel en röntgendiffractiepatroon voor een mesoscopische titaniumdioxidelaag gegloeid met een FIRA-cyclus van 10, 15 seconden aan, 45 seconden van pulsen kunnen worden waargenomen. De FIRA-oven kan ongeveer 500 graden Celsius bereiken, waardoor de titaniumdioxidelaag in slechts 10 minuten kan worden gecentreerd, veel korter dan bij conventionele methoden.

Het scannen van elektronenmicroscoopbeelden van de resulterende film laat zien dat de gefabriceerde apparaten vergelijkbaar zijn met die gemaakt via traditionele methoden met lagen van vergelijkbare dikte en morfologie. FIRA-procesapparaten laten een uitstekende prestatie zien, waarbij het kampioensapparaat energieconversie-efficiënties, vulfactoren, open circuitspanningen en kortsluitfotostromen vertoont die vergelijkbaar zijn met apparaten die zijn vervaardigd met de antisolvente methode, wat aantoont dat FIRA een veelbelovende alternatieve verwerkingsmethode is voor perovskiet zonnecellen. De FIRA-methode is een krachtige techniek voor de verwerking van perovskiet zonnecellen en biedt ons een unieke kans voor gegevensverzameling en materiaalscreening.