Recozimento de infravermelho flash para processamento de células solares perovskite

Descrevemos um método de ressarcamento infravermelho flash usado para a síntese de filmes perovskite e mesoscópico-TiO_2. Os parâmetros de renascimento são variados e otimizados para o processamento em vidro de óxido de estanho dopado por flúor (FTO) e tereftalato de polietileno revestido de óxido de lítio (ITO PET), dando aos dispositivos eficiências de conversão de energia >20%.

Este protocolo é fundamental para o uso do método FIRA para o processamento de células solares perovskite de película fina. A principal vantagem deste protocolo são o tempo de ressarcial rápido, a eco-simpatia e a reprodutibilidade do processamento de filmes finos. Este método foi desenvolvido para células solares perovskite de filme fino.

No entanto, ele pode ser expandido para revestimento de filme fino materiais macios e duros. Para programar o ciclo de ressaramento, primeiro conecte o forno FIRA a um computador e selecione o modo PID. Confirme se a tabela é selecionada com uma base de tempo maior do que a duração total dos processos de ressarcimento e resfriamento.

Depois de definir os horários em que as lâmpadas devem estar acesas e desligas, clique na tabela INICIAR para executar o ciclo. Para preparar um spin-coat de camada de dióxido de titânio mesoporos 50 microliters de uma solução de dióxido de titânio mesoporos a 4.000 rotações por minuto durante 10 segundos com uma velocidade de aceleração de 1200 rotações por minuto e depois abra a válvula de ar de entrada a gás. Programe um ciclo de ressaramento de 1200 segundos a 550 graus Celsius e coloque os substratos no forno FIRA.

Inicie o processo de ressaramento no modo PID para produzir uma camada de 150 a 200 nanômetros. No ponto de hora apropriado, clique na tabela STOP para parar o ressar e, em seguida, remova as amostras quando a temperatura do forno atingir 25 graus Celsius. Para preparar uma camada perovskite, primeiro programe uma etapa de 1,6 segundos no modo de potência total, gire 40 microliters de solução perovskite no substrato a 4.000 rotações por minuto durante 10 segundos e transfira o substrato para o forno.

Então comece o processo de ressarcial. No final do ciclo, a superfície do substrato deve passar de amarela para preta. Deixe as amostras no forno por mais cinco segundos para resfriamento antes da remoção.

Em seguida, clique com o botão direito do mouse no perfil de temperatura para baixá-lo como um arquivo txt ou xlsx. Para avaliar o filme fino, imagem o substrato em um microscópio óptico equipado com uma fonte de luz de xenônio e objetivos infinitamente corrigidos 10X e 50X e simultaneamente gravar o espectro absorvente com uma fibra óptica integrada ao microscópio configurado e conectado a um espectrômetro. Eliminar o antisolvente e reduzir os tempos de ressarcial diminui significativamente os custos energéticos e financeiros.

A avaliação do ciclo de vida do processo de síntese perovskite mostra que a FIRA apresenta apenas 8% do impacto ambiental e 2% do custo de fabricação do método antisolvente. Além disso, o FIRA é compatível com substratos flexíveis e de grande área. A análise de difração de raios-X revelou os limites das quatro fases perovskite distintas observadas com base em várias caracterizações experimentais.

Outra vantagem é a coleta de dados e a triagem de materiais. Por exemplo, o perfil de temperatura e o padrão de difração de raios-X para uma camada de dióxido de titânio mesoscópico enroscou com um ciclo FIRA de 10, 15 segundos em, 45 segundos de pulsos podem ser observados. O forno FIRA pode atingir aproximadamente 500 graus Celsius permitindo que a camada de dióxido de titânio seja centrada em apenas 10 minutos, muito mais curta do que com os métodos convencionais.

A varredura de imagens de microscópio eletrônico da filmagem resultante mostra que os dispositivos fabricados são semelhantes aos feitos através de métodos tradicionais com camadas de espessura e morfologia semelhantes. Os dispositivos de processo FIRA demonstram um excelente desempenho, com o dispositivo campeão mostrando eficiências de conversão de energia, fatores de preenchimento, tensões de circuito aberto e correntes fotográficas de curto circuito semelhantes aos dispositivos fabricados com o método antisolvente, demonstrando que o FIRA é um método de processamento alternativo promissor para células solares perovskite. O método FIRA é uma técnica poderosa para o processamento de células solares perovskite e nos oferece uma oportunidade única para coleta de dados e triagem de materiais.