二甲基铵添加剂改变卤化物钙钛矿半导体中的垂直与横向组分
应用物理
2021-10-25 v1 材料科学
摘要
在钙钛矿生长溶液中添加诸如二甲基铵(DMA)等大 A 位阳离子,已被证明可改善卤化物钙钛矿太阳能电池的性能与长期运行稳定性。为更好地理解这些改善的起因,我们探究了在配比 DMA0.1FA0.6Cs0.3Pb(I0.8Br0.2)3 的钙钛矿生长溶液中添加 DMA 后,甲脒(FA)、Cs、Pb、混合卤化物钙钛矿的薄膜结构、组分及光学性质变化。利用飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS),我们表明 DMA 确实被掺入钙钛矿中,且表面 DMA 浓度更高。结合 PL 显微术与基于光诱导力显微术的纳米红外(PiFM nanoIR),我们证明将 DMA 掺入薄膜会导致局域带隙的局部异质性增加,以及局域甲脒(CH5N2+)组分的团簇化。此外,利用纳米 X 射线衍射,我们证明 DMA 的掺入还通过改变局域 d 间距分布与晶粒尺寸来改变局域结构组成。我们的结果表明,A 位有机阳离子的组分变化驱动了 DMA 掺入薄膜中所观察到的结构异质性。结果还表明,尽管当前基于 DMA 添加剂的方法确实对运行稳定性与器件性能有益,但为实现局域组分与结构均匀性而进行的工艺优化,可进一步提升这两方面的增益,为使用 DMA 添加剂的太阳能电池带来更大收益。
引用
@article{arxiv.2110.11458,
title = {Dimethylammonium additives alter both vertical and lateral composition in halide perovskite semiconductors},
author = {Sarthak Jariwala and Rishi Kumar and Giles E. Eperon and Yangwei Shi and David Fenning and David S. Ginger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.11458},
year = {2021}
}