使用自动化器件加速平台在环境空气中精确控制工艺参数实现效率超过23%的钙钛矿太阳能电池
应用物理
2024-04-02 v1 材料科学
摘要
实现高性能钙钛矿光伏，尤其是在环境空气中，高度依赖于优化工艺参数。然而，传统手动方法往往难以有效控制关键变量。这一固有挑战需要向能够进行精确可重复实验的自动化平台范式转变。本文中，我们使用全自动器件加速平台(DAP)优化在环境空气中采用两步法制备全钙钛矿器件的工艺参数。系统优化了八个可能显著影响器件性能的工艺参数。具体地，我们深入研究了有机卤化铵的分配速度（一个难以手动控制的参数）对钙钛矿薄膜和器件性能的影响。通过针对性实验设计，我们揭示分配速度主要通过调节薄膜中残留PbI2含量来显著影响器件性能。我们发现适中的分配速度（例如50 μl/s）有助于实现最佳性能器件。相反，过快或过慢的速度导致器件性能相对较差且可重复性较低。优化后的参数集使我们能够在环境条件下建立无添加剂钙钛矿加工的标准操作程序(SOP)，从而获得效率超过23%、可重复性满意且具有最先进光热稳定性的器件。本研究强调了理解工艺参数因果关系在提升钙钛矿光伏性能中的重要性。此外，我们的研究突出了自动化平台在发现创新工作流程和加速高性能钙钛矿光伏技术开发中的关键作用。
引用
@article{arxiv.2404.00106,
title = {Precise Control of Process Parameters for >23% Efficiency Perovskite Solar Cells in Ambient Air Using an Automated Device Acceleration Platform},
author = {Jiyun Zhang and Anastasia Barabash and Tian Du and Jianchang Wu and Vincent M. Le Corre and Yicheng Zhao and Shudi Qiu and Kaicheng Zhang and Frederik Schmitt and Zijian Peng and Jingjing Tian and Chaohui Li and Chao Liu and Thomas Heumueller and Larry Lüer and Jens A. Hauch and Christoph J. Brabec},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.00106},
year = {2024}
}