Nature.com сайт руу ороһондотнай баяртай байнабди. Танай хэрэглэжэ байһан браузерай хубилалта CSS-эй дэмжэлгэ багатай. Эгээл һайн үрэ дүн абахын тулада браузерайнгаа шэнэ хубилалта хэрэглэхэеэ дурадханабди (гү, али Internet Explorer-да тааруу байдалай горимые унтарааха хэрэгтэй). Гэхэ зуура, үргэлжэлһэн дэмжэлгые хангахын тулада бидэ сайтые стильгүйгөөр гү, али JavaScriptгүйгөөр харуулнабди.
Хар тугалганай трийодид перовскит наранай элементнүүдэй гүйсэдхэл һайжаруулхын тулада гажиг пассиваци үргэн хэрэглэгдэдэг болобошье α-фазын тогтвортой байдалда элдэб гажиг нүлөөнь тодорхой бэшэ; Эндэ нягта функциональна онол хэрэглэн, бидэ анха түрүүшынхиеэ формамидинай хар тугалганай трийодид перовскитын α-фазаһаа δ-фаза хүрэтэр задарха замые элирүүлжэ, фазын шэлжэлтын энергиин саадта элдэб гажуудалнуудай нүлөөе шэнжэлнэбди. Моделированиин дүнгүүдээр йодой хооһон һууринууд α-δ фазын шэлжэлтын энергиин саадые ехээр доошолуулжа, перовскитын гадаргуу дээрэ эгээн бага бии болохо энергитэй тула задарал үүсхэхэ магадлалтай гэжэ уридшалан хэлэнэ. Перовскитын гадаргуу дээрэ уһанда уһалдаггүй хар тугалганай оксаладай нягта дабхаргые нэбтэрүүлхэдэ α-фазын задаралые ехээр даража, йодой нүүдэл ба ниидэхэһээ сэргийлнэ. Нэмэжэ хэлэбэл, энэ стратегинь гадаргуугай туяагүй рекомбинациие ехээр багадхажа, наранай батарейн үрэ дүнтэй байдалые 25.39% (24.92% гэршэлһэн) хүрэтэр нэмэгдүүлнэ. Бообогүй түхеэрэмжэ 1.5 Г агаарай массай туяалалгын дууряалга доро 550 часай туршада эгээн ехэ хүсөөр хүдэлһэн хойноо анханай 92% үрэ дүнтэй байдалые хадгалжа шададаг.
Перовскит наранай элементнүүдэй (PSCs) эршэм хүсэнэй хубилалгын үрэ дүн (PCE) 26%1 гэһэн гэршэлһэн рекордто хүрэбэ. 2015 онһоо хойшо оршон үеын PSC-нүүд формамидин трийодид перовскит (FAPbI3)-ые гэрэл шэнгээхэ дабхаргаар илгадаг, юундэб гэхэдэ энэнь дулаанай тогтвортой байдал ба 2,3,4-эй Шокли-Кейссерэй хилэ ойролсоо илгаатай зурбасын зайтай байдаг. Харамтайнь гэхэдэ, FAPbI3 пленкэнүүд танхимайнгаа температурада хара α үеһөө шара перовскит бэшэ δ үе хүрэтэр термодинамикын аргаар шэлжэнэ5,6. Дельта үеын бии бололгоһоо һэргылхын тулада элдэб янзын комплексно перовскит бүридэлнүүдые зохёон бүтээгээ. Энэ асуудалые дабаха эгээл түгээмэл арга хадаа FAPbI3-ые метил аммиак (MA+), цезий (Cs+) ба бромид (Br-) ионуудай холисотой холихо 7,8,9. Гэбэшье, гибрид перовскитууд зурбасын забһарай үргэдхэл ба фотоиндуцированна фазын илгаралһаа хохидодог, энэнь үрэ дүндэ гараһан PSC-нүүдэй гүйсэдхэл ба үйлэдбэрилэлэй тогтвортой байдалые доройтуулдаг10,11,12.
Һүүлшын шэнжэлэлнүүдэй дүнгөөр ​​ямаршье допинггүй сэбэр нэгэ кристалл FAPbI3 тон һайн кристаллизацитай ба бага гажигтай ушарһаа тон һайн тогтвортой байдаг13,14. Тиимэһээ, FAPbI3-ай кристаллизациие нэмэгдүүлжэ, гажуудалнуудые бага болгохо гээшэ үрэ дүнтэй ба тогтвортой PSCs2,15-да хүрэхэ шухала стратеги болоно. Гэбэшье, FAPbI3 PSC-эй ажаллаха үедэ хүсэгдээгүй шара зургаан үнсэгтэй перовскит бэшэ δ үеын задарал үшөөл боложо магадгүй16. Энэ үйлэ ябаса ехэбшэлэн олон тооной гажуудалтай газарнуудһаа боложо уһан, дулаан, гэрэлдэ илүү мэдрэмтгий гадаргуу болон таряанай хилэһээ эхилдэг17. Тиимэһээ FAPbI318-ай хара үеые тогтоохо зорилгоор гадаргуугай/таряанай пассиваци хэрэгтэй. Бага хэмжээнэй перовскит, хүшэлтүрэгшэ-һууритай Льюисэй молекула, аммониин галогенидэй дабһануудые нэбтэрүүлһэн олон гажиг пассивациин стратегинууд формамидин PSCs19,20,21,22-до ехэ урагшатай болоһон байна. Мүнөөдэр хүрэтэр бүхы шахуу шэнжэлэлнүүд наранай элементнүүдэй зөөгшын рекомбинаци, диффузиин ута, бүһын бүтэсэ гэхэ мэтэ оптоэлектрон шэнжэ шанарые тодорхойлходо элдэб гажуудалнуудай үүргэ дээрэ анхаарал хандуулһан байна22,23,24. Жэшээнь, нягта функциональна онол (DFT) элдэб гажуудалнуудай бии болохо энерги болон бариха энергиин хэмжээе онол ёһоор уридшалан мэдэхын тулада хэрэглэгдэдэг, энэнь практическа пассивациин загбарые хүтэлбэрилхэд үргэн хэрэглэгдэдэг20,25,26. Алдуунуудай тоо үсөөрхэдэ, түхеэрэмжын тогтосотой байдал ехэбшэлэн һайжардаг. Гэбэшье, формамидинай PSC-нүүдтэ элдэб гажуудалнуудай фазын тогтвортой байдал ба фотоэлектрическэ шэнжэ шанарта нүлөөлхэ механизмууд огто ондоо байха ёһотой. Манай мэдэһээр, гажуудалнууд кубһаа зургаан үнсэгтэ (α-δ) фазын шэлжэлтые яажа үүсхэнэ гэһэн үндэһэн ойлгосо ба α-FAPbI3 перовскитын фазын тогтвортой байдалда гадаргуугай пассивациин үүргэ үшөөл муугаар ойлгогдоогүй байна.
Эндэ бидэ FAPbI3 перовскитын хара α-фазаһаа шара δ-фаза хүрэтэрхи задаралгын замые ба DFT-ээр дамжуулан α-һаа-δ-фазын шэлжэлтын энергиин саадта элдэб гажуудалнуудай нүлөөе элирүүлнэбди. Пленкэ бүтээлгын болон түхеэрэмжын ажаллалгын үедэ амархан бии болодог I сүлөө һууринууд α-δ үеын шэлжэлтые эхилүүлхэ магадлалтай гэжэ уридшалан хэлэгдэнэ. Тиимэһээ бидэ FAPbI3 дээрэ уһанда уһалдаггүй ба химиин талаар тогтууритай нягта хар тугалганай оксалат (PbC2O4) дабхаргые in situ реакциин аргаар нэбтэрүүлээбди. Хар тугалганай оксалат гадаргуу (LOS) дулаан, гэрэл, сахилгаан орондо эдэбхижүүлэгдэхэдэ I хооһон һууринуудай бии бололгые даража, I ионуудай нүүдэлые һаалта хэнэ. Үрэ дүндэ гараһан LOS гадаргуу хоорондын радиационно бэшэ рекомбинациие ехээр багадхажа, FAPbI3 PSC үрэ дүнтэй байдалые 25.39% (24.92% хүрэтэр гэршэлһэн) дээшэлүүлнэ. Бообогүй LOS түхеэрэмжэ 1.5 Г туяагай дууряагдаһан агаарай массада (AM) 550 үлүү сагай туршада эгээн ехэ хүсэнэй точкодо (MPP) ажаллаһанай дараа анханай үрэ ашагай 92%-ые хадгалһан байна.
Бидэ нэн түрүүн FAPbI3 перовскитын α үеһөө δ үе руу шэлжэхэ задаралгын замые олохын тулада ab initio тоосоонуудые хээбди. Нарибшалан фазын хубилалгын үйлэ ябасаар FAPbI3-ай кубическа α-фазын гурбан хэмжээнэй булан хубаалсадаг [PbI6] октаэдрһээ FAPbI3-ай зургаан үнсэгтэй δ-фазын нэгэ хэмжээнэй ирмэг хубаалсадаг [PbI6] октаэдр хүрэтэр хубилалта бэелүүлэгдэһэн байна. таһарха 9. Pb-I түрүүшын алхамда холбоо байгуулна (Int-1), тэрэнэй энергиин саад 0.62 эВ/эс хүрэнэ, 1а зураг дээрэ харуулагдана. Октаэдрые [0\(\bar{1}\)1] шэглэлээр шэлжүүлхэдэ, зургаан үнсэгтэй богони гинжэн 1×1-һээ 1×3, 1×4 хүрэтэр үргэдхэгдэжэ, һүүлдэнь δ үе шатада ородог. Бүхы замай шэглэлэй харисаа (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ байна. Энергиин хубаариин диаграммаһаа харахада, удаадахи шатануудта FAPbI3-ай δ фазын нуклеациин һүүлдэ энергиин һаад α фазын шэлжэлтынхиһээ бага байдаг, энэнь фазын шэлжэлтэ хурдадхаха гэһэн удхатай. Хэрбээ бидэ α-фазын задаралые дараха гэбэл, фазын шэлжэлтые ударидаха түрүүшын алхам шухала гэжэ эли.
a Зүүнһээ баруун тээшээ фазын хубилалта – хара FAPbI3 фазын (α-фаза), түрүүшын Pb-I холбооной задарал (Int-1) ба саашадаа Pb-I холбооной задаралга (Int-2, Int -3 ба Int -4) ба шара фазын FAPbI3 (дельта фазын). b FAPbI3-ай α-һаа δ хүрэтэр үеын шэлжэлтэдэ элдэб янзын дотоодо точкын гажигууд дээрэ үндэһэлһэн энергиин һаад. Точкотой шугам идеальна кристалл (0.62 эВ) энергиин һаадые харуулна. c Хар тугалгын перовскитын гадаргуу дээрэ анханай сэгнэлтын гажиг бии болохо энерги. Абсциссын тэнхлэг α-δ фазын шэлжэлтын энергиин һаад, ординатын тэнхлэг хадаа гажиг бии болохо энерги юм. Саарал, шара, ногоон үнгөөр ​​һүүдэрлэгдэһэн хэһэгүүд тус тусдаа I түхэл (бага EB-үндэр FE), II түхэл (үндэр FE) ба III түхэл (бага EB-бага FE) болоно. d Хяналтын FAPbI3-ай VI ба LOS гажуудалнуудай бии болохо энерги. e I FAPbI3-ай хяналтын ба LOS-эй ион нүүдэлэй һаад. f – gf ударидалга соо I ионуудай (улаан үнгэтэй бүмбэрсэгүүд) ба gLOS FAPbI3 (саарал, хар тугалга; ягаан (улаан үнгэтэй), йод (хүдэлөөнтэй йод)) нүүдэлэй схемээр харуулалга (зүүн: дээдэ хараса; баруун: огторгойн зурлаа, хүрин); нүүрһэнтүрэгшэ; гэрэлтэ хүхэ – азот; улаан – хүшэлтүрэгшэ; ягаан үнгэтэй – уһантүрэгшэ). Эхинэй мэдээсэл эхинэй мэдээсэлэй файлай түхэлөөр үгтэнэ.
Удаань бидэ гол хүшэлтүрэгшэд гэжэ тоосогдодог элдэб дотоодо точкын гажигуудай (энэ тоодо PbFA, IFA, PbI, ба IPb антисайтын эзэлхүүн; Pbi ба Ii забһарай атомууд; ба VI, VFA, ба VPb сүлөө һууринууд) нүлөөе системэтэйгээр шэнжэлээбди. атомой ба энергиин хэмжээнэй фазын доройтолые үүсхэһэн зүйлнүүдые 1b зураг болон нэмэлтэ таблица 1-дэ харуулаа. Һонирхолтойнь гэхэдэ, бүхы гажигууд α-δ фазын шэлжэлтын энергиин һаадые багадхадаггүй (Зураг 1b). Бага бии болохо энергитэй ба бага α-δ фазын шэлжэлтын энергиин һаадтай гажигуудые фазын тогтвортой байдалда хоротой гэжэ үзэдэг гэжэ бидэ үзэнэбди. Урдань мэдээсэгдэһэнэй ёһоор, хар тугалгаар баялиг гадаргуунуудые юрэнхыдөө формамидин PSC27-да үрэ дүнтэй гэжэ үзэдэг. Тиимэһээ бидэ хар тугалга баян байдалда PbI2-ээр түгэсхэгдэһэн (100) гадаргуу дээрэ анхаралаа хандуулнабди. Гадаргуугай дотоодо сэгнэлтын гажигуудай гажиг бии болгохо энерги 1c зураг болон нэмэлтэ таблица 1-дэ харуулагдана. Энергиин саад (EB) ба фазын шэлжэлтын бии болохо энерги (FE) дээрэ үндэһэлэн эдэ гажигуудые гурбан янзада хубаана. I түхэл (бага EB-үндэр FE): IPb, VFA ба VPb фазын шэлжэлтын энергиин һаадые ехээр багадхадагшье һаа, тэдэ үндэр бии болохо энергитэй. Тиимэһээ эдэ түхэлэй гажуудалнууд хомор бии болодог тула үеын шэлжэлтэдэ хизаарлагдамал нүлөө үзүүлдэг гэжэ бидэ үзэнэбди. II түхэл (үндэр EB): α-δ фазын шэлжэлтын энергиин һаад һайжарһанһаа боложо, PbI, IFA ба PbFA-гай эсэргүү гажигууд α-FAPbI3 перовскитын фазын тогтвортой байдалые гэмтээнэгүй. III түхэл (бага EB-бага FE): харисангы бага үүсэлгын энергитэй VI, Ii ба Pbi гажуудалнууд хара үеын задаралые үүсхэжэ магадгүй. Илангаяа эгээл бага FE ба EB VI-ые хаража үзэхэдэ, эгээл үрэ дүнтэй стратеги хадаа I сүлөө һууринуудые бага болгохо гэжэ бидэ үзэнэбди.
VI-ые бага болгохын тулада бидэ FAPbI3-ай гадаргууе һайжаруулхын тулада PbC2O4-эй нягта дабхаргые зохёогообди. Фенилэтиламмоний йодид (PEAI) ба н-октиламмоний йодид (OAI) гэхэ мэтэ органическа галогенид дабһанай пассиваторнуудтай харисуулхада, хүдэлөөнтэй галоген ионуудые агуулдаггүй PbC2O4 химиин талаар тогтвортой, уһанда уһалдаггүй, эдэбхижүүлһэнээр амархан унтараагдадаг. Перовскитын гадаргуугай шүүдэрэй ба сахилгаан ороной һайн тогтосотой байдал. PbC2O4-эй уһанда уһалха шадабаринь оройдоол 0.00065 г/л, энэнь PbSO428-һаа бүри бага. Үшөө шухалань гэхэдэ, LOS-эй нягта ба нэгэ янзын дабхаргые in situ реакцинуудые хэрэглэн перовскит пленкэ дээрэ зөөлэнөөр бэлдэжэ болоно (дооро харагты). Бидэ нэмэлтэ зураг 1-дэ харуулһан FAPbI3 ба PbC2O4 хоорондын холбооной DFT моделировани хээбди. Нэмэлтэ таблица 2-до LOS тарилгын һүүлдэ гажиг бии болохо энерги харуулагдана. LOS ганса VI гажигуудай бии болохо энергиие 0.69–1.53 эВ-ээр нэмэгдүүлдэг бэшэ (Зураг 1d), харин I-эй эдэбхижүүлгын энергиие нүүдэлэй гадаргуу болон гараха гадаргуу дээрэ нэмэгдүүлдэг гэжэ бидэ олообди (Зураг 1e). Түрүүшын шатада I ионууд перовскитын гадаргуугаар нүүжэ, VI ионуудые 0.61 эВ энергиин саадтай торой байрада орхино. LOS нэбтэрүүлһэн хойно, стерическэ һаад бэрхэшээлэй нүлөөнһөө боложо, I ионуудай нүүдэлэй эдэбхижүүлгын энерги нэмэгдэнэ. 1.28 эВ. Перовскитын гадаргууһаа гараһан I ионуудай нүүдэлэй үедэ VOC-дэхи энергиин һаад мүн лэ хяналтын дээжэһээ үндэр байдаг (Зур. 1е). Хяналтын ба LOS FAPbI3-да I ионой нүүдэлэй замуудай схемэ зурагууд тус тусдаа 1 f ба g зураг дээрэ харуулагдана. Моделированиин дүнгүүд LOS VI гажиг бии бололго ба I-эй ниидэхэ үйлэ ябасые даража шададаг, тиигэжэ α-һаа δ-дэхи үеын шэлжэлтын нуклеациие һэргылдэг гэжэ харуулна.
Щавельнэ хүшэлтүрэгшэ ба FAPbI3 перовскит хоорондын харилсан үйлэшэлэлые туршаһан байна. Щавельнэ хүшэлтүрэгшэ ба FAPbI3-ай урасхалнуудые холиһоной удаа ехэ хэмжээнэй сагаан тунадас бии болоһон, энэнь нэмэлтэ зураг 2-до харуулагдана. Порошок бүтээгдэхүүниие рентген дифракци (XRD) (нэмэлтэ зураг 3) ба Фурье трансформациин инфраулаан спектроскопи (SIR) (нэмэлтэ зураг 4) хэрэглэн сэбэр PbC2O4 материал гэжэ тодорхойлһон байна. Бидэ шүлтэнэй хүшэлтүрэгшэ 18 мг/мл оршом уһалдаг танхимай температурада изопропилай спирт (IPA)-да ехэ уһалдаг гэжэ олообди, энэнь нэмэлтэ зураг 5-да харуулагдана. Энэнь удаадахи болбосоруулгые хүнгэн болгодог, юундэб гэхэдэ IPA, ниитэ пассивациин уһалдаг бодос, богони хугасаа соо перовскитын дабхаргые гэмтээхэгүй. Тиимэһээ перовскит плёнкые шүлтэнэй хүшэлтүрэгшын уһанда дүрэхэ гү, али шүлтэнэй хүшэлтүрэгшын урасхалые перовскит дээрэ спин-котинг хэхэдээ, перовскит пленкын гадаргуу дээрэ нимгэн ба нягта PbC2O4 иимэ химиин тэгшэлгэ ёһоор түргэн абажа болоно: H2C2O4 + FAPI3 = PbI3 + FABI FAI-ые IPA-да усадхажа болоно, тиимэһээ эдеэ хоол шанаха үедэ зайлуулжа болоно. LOS-эй зузааниие харюугай саг болон урданай концентрациар ударидажа болоно.
Хяналтын ба LOS перовскит пленкэнүүдэй сканировалгын электрон микроскопиин (SEM) зурагуудые 2а,б зурагууд дээрэ харуулаа. Дүн гаргалгын ёһоор перовскитын гадаргуугай морфологи һайнаар хадгалагдаһан, үрэһэтэй гадаргуу дээрэ олон тооной нарин хэһэгүүд үлэһэн, энэнь in-situ реакциин үрэ дүндэ бии болоһон PbC2O4 дабхаргые тэмдэглэхэ ёһотой. LOS перовскит пленкэ хяналтын пленкэтэй харисуулхада нэгэ бага тэгшэ гадаргуутай (Нэмэлтэ зураг 6) ба уһантай холбоо тогтоохо булан ехэтэй (Нэмэлтэ зураг 7). Бүтээгдэхүүнэй гадаргуугай дабхаргые илгаруулхын тулада үндэр нягта дамжуулгын электрон микроскопи (HR-TEM) хэрэглэгдээ. Хяналтын пленкэтэй (Зур. 2в) харисуулхада, LOS перовскит дээрэ 10 нм оршом зузаантай нэгэ янзын ба нягта нимгэн дабхар эли тодоор харагдана (Зур. 2г). PbC2O4 ба FAPbI3 хоорондохи холбоое шэнжэлхын тулада үндэр булангай дүхэриг харанхы талбайн сканерэй электрон микроскоп (HAADF-STEM) хэрэглэжэ, FAPbI3-ай кристалл бүһэ ба PbC2O4-эй аморф бүһэ байгаае тодорхойгоор ажаглажа болоно (Нэмэлтэ зураг 8). Щавельнэ хүшэлтүрэгшын эмшэлгын һүүлдэ перовскитын гадаргуугай бүридэлые рентген фотоэлектрон спектроскопиин (XPS) хэмжүүрээр тодорхойлһон, энэнь 2e–g зурагууд дээрэ харуулагдана. 2e зураг дээрэ 284.8 eV ба 288.5 eV оршом C 1s орьёлнууд тус тусдаа тусхай CC ба FA дохёонуудта хамаарна. Хяналтын мембранатай харисуулхада, LOS мембрана 289.2 эВ-дэ нэмэлтэ орьёл харуулһан, энэнь C2O42--тай холбоотой. LOS перовскитын O 1s спектр 531.7 эВ, 532.5 эВ, 533.4 эВ-тэ гурбан химиин илгаатай O 1s орьёлнуудые харуулна, энэнь депротонированна COO, C=O бүтэн оксалат бүлэгүүдэй 30 ба OH компонентын O атомуудта таарана (Зураг 2). )). Хяналтын дээжэдэ гансал багахан O 1s орьёл ажаглагдаа, энэнь гадаргуу дээрэ химиин шэнгээһэн хүшэлтүрэгшэтэй холбоотой. Pb 4f7/2 ба Pb 4f5/2-ой хяналтын мембран шэнжэнүүд тус тусдаа 138.4 эВ ба 143.3 эВ-тэ байрлана. LOS перовскит 0.15 эВ оршом Pb орьёлой үндэр холбооной энерги руу шэлжэһэниие бидэ ажаглаабди, энэнь C2O42- ба Pb атомуудай хоорондохи харилсан үйлэшэлэлгэ шанга байһые харуулна (Зураг 2g).
a хяналтын SEM зурагууд ба b LOS перовскит пленкэнүүд, дээдэ хараса. c Хяналтын ба d LOS перовскит пленкэнүүдэй үндэр нарибшалалтай огторгойн дамжуулгын электрон микроскопи (HR-TEM). e C 1s, f O 1s ба g Pb 4f перовскит пленкэнүүдэй үндэр нягта XPS. Эхинэй мэдээсэл эхинэй мэдээсэлэй файлай түхэлөөр үгтэнэ.
DFT дүнгүүдэй ёһоор, VI гажиг ба I нүүдэл α-һаа δ-дэ фазын шэлжэлтые амархан үүсхэнэ гэжэ онол ёһоор уридшалан хэлэгдэнэ. Урдахи мэдээсэлнүүдэй дүнгөөр ​​I2 гэрэл ба дулаанай стрессдэ ороһоной һүүлдэ фотоиммерсиин үедэ PC-дэ һуурилһан перовскит пленкэһээ түргэн гарадаг гэжэ харуулаа31,32,33. Перовскитын α-фазада хар тугалганай оксаладай тогтосотой нүлөөе баталхын тулада бидэ хяналтын ба LOS перовскитын пленкэнүүдые тус тусдаа толуол агуулһан тунгалаг шэл лонхонуудта дүрэжэ, удаань 24 саг соо 1 наранай туяагаар туяалуулһан байнабди. Бидэ ультраягаан ба харагдаха гэрэлэй (UV-Vis) шэнгээхэ шадабариие хэмжэбэбди. ) толуолой урасхал, 3а зураг дээрэ харуулагдана. Хяналтын дээжэтэй харисуулхада, LOS-перовскитын ушарта I2 шэнгээхэ эршэм хүсэн нилээд бага байгаа, энэнь нягта LOS гэрэлтэ дүрэлзэхэ үедэ перовскитын пленкэһээ I2-ые гаргалгые даража шададаг гэжэ харуулна. Хүгшэрһэн хяналтын ба LOS перовскит пленкэнүүдэй гэрэл зурагуудые 3b ба c зурагуудта харуулаа. LOS перовскит үшөөл хара, харин ударидалгатай пленкын ехэнхи хубинь шара болоһон байна. Уһанда шэнгээһэн плёнкын ультрафиолет-харагдаха шэнгээхэ спектрнүүдые зурагууд дээрэ харуулаа. 3б, в. Хяналтын пленкэ соо α-да таараһан шэнгээхэ шадабаринь эли тодоор буурһан гэжэ бидэ ажаглаабди. Кристалл бүтэсын хубилалтые баримталхын тулада рентген хэмжүүрнүүдые хэһэн байна. часай гэрэлтүүлгын һүүлдэ хяналтын перовскит шанга шара δ-фазын дохио (11.8°) харуулһан болобошье LOS перовскит һайн хара фазые хадгалһан байна (Зураг 3d).
Хяналтын пленкэ ба LOS пленкэ 1 наранай туяа доро 24 часай туршада шэнгээһэн толуолой урасхалай ультрафиолет-харагдаха шэнгээхэ спектрнүүд. Оролто зураг дээрэ плёнко бүхэниие адли хэмжээнэй толуолдо дүрэһэн флакон харуулагдана. b 1 наранай туяа доро 24 саг шэнгээхэһээ урид ба һүүлдэ хяналтын пленкын ба c LOS пленкын UV-Vis шэнгээхэ спектрнүүд. Нүхэсэлдэ туршалгын плёнкын гэрэл зураг харуулагдана. d 24 саг соо гэрэлтэхын урда ба һүүлдэ хяналтын ба LOS пленкэнүүдэй рентген дифракциин хэбүүд. Хяналтын плёнко e ба плёнко f LOS-эй 24 сагай гэрэлтүүлгын һүүлдэ SEM зурагууд. Эхинэй мэдээсэл эхинэй мэдээсэлэй файлай түхэлөөр үгтэнэ.
Бидэ 24 сагай гэрэлтүүлгын һүүлдэ перовскит пленкын микроструктурын хубилалтануудые ажаглахын тулада сканировалгын электрон микроскопоор (SEM) хэмжүүрнүүдые хээбди, энэнь 3e,f зурагууд дээрэ харуулагдана. Хяналтын пленкэ соо томо үрэһэ үгы боложо, багахан зүүнүүд болоһон, энэнь δ-фазын FAPbI3 бүтээгдэхүүнэй морфологидо таараһан (Зур. 3е). LOS пленкэнүүдэй түлөө перовскитын үрэһэ һайн байдалда үлэнэ (Зураг 3f). Дүн гаргалгын ёһоор I-эй алдагдахань хара үеһөө шара үе руу шэлжэхэ үйлэ ябасые ехээр үүсхэнэ, харин PbC2O4 хара үеые тогтворжуулдаг, I-эй алдагдахаһаа сэргийлнэ. Гадаргуу дээрэхи сүлөө нягта таряанай гадаргууһаа хамаагүй ехэ тула34 энэ үе таряанай гадаргуу дээрэ үүсэхэ магадлалтай. нэгэ доро йод гаргажа, VI бии болгодог. DFT-ээр уридшалан хэлэгдэһэнэй ёһоор, LOS VI гажиг бии болохоёо даража, I ионуудай перовскит гадаргуу руу шэлжэхэһээ сэргийлжэ шадаха.
Нэмэжэ хэлэхэдэ, PbC2O4 дабхаргын агаар мандалай агаарта (харисангы чийгшэл 30-60%) перовскит пленкын шүүдэртэ эсэргүүсэлдэ үзүүлхэ нүлөөе шэнжэлһэн байна. Нэмэлтэ зураг 9-дэ харуулһандал, LOS перовскит 12 хоногой һүүлдэ хара байгаа, харин хяналтын плёнко шара болоһон байна. XRD хэмжүүрнүүдтэ хяналтын пленкэ FAPbI3-ай δ үе шатада таараха 11.8°-да хүсэтэй орьёл харуулна, харин LOS перовскит хара α үеые һайнаар хадгална (Нэмэлтэ зураг 10).
Перовскитын гадаргуу дээрэхи хар тугалганай оксаладай пассивациин нүлөөе шэнжэлхын тулада тогтомол байдалай фотолюминесценци (PL) ба саг хугасаанай шиидхэбэритэй фотолюминесценци (TRPL) хэрэглэгдээ. Зураг дээрэ 4а зураг дээрэ LOS пленкэ PL эршэм хүсэн нэмэгдэһэн байна. PL картографиин зураг дээрэ 10 × 10 μm2 бүхы талмай дээрэхи LOS пленкын эршэм хүсэн хяналтын пленкынхиһаа ехэ (Нэмэлтэ зураг 11), энэнь PbC2O4 перовскит пленкэеэ нэгэ тэгшэ идэвхжүүлдэг гэжэ харуулна. Зөөгшын амидаралай хугасаа TRPL-эй задаралые нэгэ экспоненциальна функцитай ойролсоогоор тодорхойлно (Зураг 4б). LOS пленкын зөөгшын амидаралай хугасаа 5.2 μs, энэнь 0.9 μs зөөгшын амидаралай хугасаатай хяналтын пленкэһээ хамаагүй ута, энэнь гадаргуугай туяагүй рекомбинаци багадхаһаниие харуулна.
Шэл субстрат дээрэхи перовскит пленкын саг зуурын PL-эй тогтомол байдалай PL ба b-спектрнүүд. c Түхеэрэмжын SP муруй (FTO/TiO2/SnO2/перовскит/спиро-OMeTAD/Au). d EQE спектр ба Jsc EQE спектр эгээл үрэ дүнтэй түхеэрэлгэһээ нэгэдхэгдэһэн. d Перовскит түхеэрэмжын гэрэлэй эршэм хүсэнэй Voc диаграммаһаа дулдыдаха. f ITO/PEDOT:PSS/перовскит/PCBM/Au сэбэр нүхэн түхеэрэлгэ хэрэглэн MKRC-гэй еһотой шэнжэлэл. VTFL хадаа эгээл ехэ дүүргэгшын хүшэлтүрэгшэ юм. Эдэ мэдээнүүдһээ бидэ урбалай нягтые (Nt) тоолообди. Эхинэй мэдээсэл эхинэй мэдээсэлэй файлай түхэлөөр үгтэнэ.
Хар тугалганай оксалат дабхаргын түхеэрэмжын хүдэлмэридэ үзүүлхэ нүлөөе шэнжэлхын тулада заншалта FTO/TiO2/SnO2/перовскит/спиро-OMeTAD/Au контактна бүтэсэ хэрэглэгдээ. Бидэ метиламин гидрохлорид (MACl) орондо перовскит уридшалан бэлдэһэн нэмэлтэ болгон формамидин хлорид (FACl) хэрэглэжэ, илүү һайн түхеэрэмжын гүйсэдхэл оложо абанабди, юундэб гэхэдэ FACl илүү һайн кристалл шанартай болгожо, FAPbI335-ай зурбасын зайһаа зайлаха аргатай (дэлгэрэнгы зэргэсүүлгын тулада нэмэлтэ зураг 1 ба 2 харагты). ). 12-14). IPA-ые антисолвент болгон шэлэһэн, юундэб гэхэдэ энэнь диэтил эфир (DE) гү, али хлорбензол (CB)36-тай харисуулхада перовскит пленкэнүүдтэ илүү һайн кристалл шанартай, илгаатай шэглэлтэй байдаг (Нэмэлтэ зурагууд 15 ба 16). PbC2O4-эй зузаан шүлтэнэй хүшэлтүрэгшын концентрациие тааруулха замаар гажиг пассиваци болон зарядай дамжуулгые һайнаар тэнсүүлхын тулада наринаар оностой болгогдоо (Нэмэлтэ зураг 17). Оношотой болгоһон ударидалга ба LOS түхеэрэмжын SEM зурагуудые нэмэлтэ зураг 18-да харуулаа. Хяналтын ба LOS түхеэрэмжын еһотой гүйдэлэй нягта (CD) мурые 4c зураг дээрэ харуулаа, гаргажа абаһан параметрнүүдые нэмэлтэ таблица 3-да үгтэнэ. Эгээн ехэ хүсэнэй хубилалгын үрэ дүн (PCE) ударидалга эсүүд (234%, 24%, Jc.). 25.75 мА см-2 (25.74 мА см-2), Voc 1.16 V (1.16 V) ба урагшаа (урда) сканер. Дүүргэлгын коэффициент (FF) 78.40% (76.69%) болоно. Эгээн ехэ PCE LOS PSC 25.39% (24.79%), Jsc 25.77 мА см-2, Voc 1.18 В, FF 83.50% (81.52%) урагшаа (урда Scan to). LOS түхеэрэмжэ найдабаритай гурбадахи талын фотоэлектрическэ лабораторидо 24.92%-иин гэршэлһэн фотоэлектрическэ гүйсэдхэлтэй болоо (Нэмэлтэ зураг 19). Гадаада квантын үрэ дүн (EQE) тус тусдаа 24.90 мА см-2 (хяналтын) ба 25.18 мА см-2 (LOS PSC) нэгэдэһэн Jsc үгэбэ, энэнь стандарт AM 1.5 G спектрдэ хэмжэгдэһэн Jsc-тэй һайн тааруу байгаа (Зур. .4d). ) . Хяналтын ба LOS PSC-нүүдэй хэмжэгдэһэн PCE-нүүдэй статистикын хубаари нэмэлтэ зураг 20-до харуулагдана.
4e зураг дээрэ харуулһандал, Voc ба гэрэлэй эршэм хүсэнэй хоорондохи холбоо PbC2O4-эй урбалай туһаламжатай гадаргуугай дахин ниилэлдэ үзүүлхэ нүлөөе шэнжэлхын тулада тоосогдоо. LOS түхеэрэмжын тааруулһан шугамай налуу 1.16 кБТ/кв, энэнь ударидалга түхеэрэмжын тааруулһан шугамай налууһаа (1.31 кБТ/кв) бага, энэнь LOS мэхэ гохоор гадаргуугай дахин ниилэлтые дараха хэрэгтэй гэжэ батална. Зураг дээрэ харуулһандал адли нүхэн түхеэрэмжын (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) харанхы IV шэнжэ шанарые хэмжэжэ, перовскит пленкын гажиг нягтые тоосоогоор хэмжэхэдээ, орон зайн зарядай гүйдэлэй хизаарлалта (SCLC) технологиие хэрэглэнэбди. 4f Харуулха. Урбалай нягта Nt = 2ε0εVTFL/eL2 томьёогоор тоосогдодог, эндэ ε - перовскит пленкын харисангы диэлектрик тогтомол, ε0 - вакуум диэлектрик тогтомол, VTFL - урбагые дүүргэхэ хизаарлагдамал хүшэлтүрэгшэ, e - заряд, L - перовскит пленкын зузаан (650 н ом). VOC түхеэрэмжын гажиг нягта 1.450 × 1015 см–3 гэжэ тоосогдодог, энэнь ударидалга түхеэрэмжын гажиг нягтаһаа бага, энэнь 1.795 × 1015 см–3 болоно.
Бообогүй түхеэрэлгэ удаан хугасаанай гүйсэдхэлэй тогтвортой байдалые шалгахын тулада азот доро үдэрэй гэрэл доро эгээн ехэ хүсэнэй температурада (MPP) туршагдаһан байна (Зураг 5а). 550 сагай үнгэрһэн хойно LOS түхеэрэмжэ дээдын үрэ дүнтэй байдалай 92%-ые хадгалжа байгаа, харин ударидалгатай түхеэрэмжын гүйсэдхэл анханай гүйсэдхэлэй 60% хүрэтэр буурһан байна. Хуушан түхеэрэлгэ соохи элементнүүдэй хубаариие ниидэхэ сагай хоёрдохи ионой масс-спектрометрээр (ToF-SIMS) хэмжэжэ үзэбэ (Зур. 5б, в). Дээдэ алтанай хяналтын газарта йодой ехэ хуримталал харагдана. Инертнэ хии хамгаалха нөхцөл байдал оршон тойронхиие доройтуулха шүүдэр, хүшэлтүрэгшэ гэхэ мэтэ хүшэлтүрэгшэдые оруулдаггүй, энэнь дотоодо механизмууд (жэшээнь, ионой нүүдэл) харюусаха ёһотой гэжэ тэмдэглэнэ. ToF-SIMS-эй дүнгүүдээр Au электродто I- ба AuI2- ионууд элирүүлэгдэһэн, энэнь I-эй перовскитһээ Au руу тархаһаниие харуулна. Хяналтын түхеэрэлгэ соохи I- ба AuI2- ионуудай дохёоной эршэм VOC дээжэһээ ойролсоогоор 10 дахин ехэ. Урдахи мэдээсэлнүүдээр ионой нэбтэрэлгэ спиро-OMeTAD-ай нүхэн дамжуулха шадабариие түргэн бууруулжа, дээдэ электродай дабхаргын химиин зэбэрэлдэ хүргэжэ, тиигэжэ түхеэрэмжын гадаргуугай холбоо муудадаг гэжэ харуулһан байна37,38. Au электродые абажа, спиро-OMeTAD дабхаргые субстратһаа хлорбензолай уһанда сэбэрлээ. Удаань бидэ бэлшээриин рентген дифракци (GIXRD) (Зураг 5d) хэрэглэн кинодо характеристикэ үгэбэбди. Дүн гаргалгын ёһоор, хяналтын пленкэ 11.8°-да эли тодо дифракциин орьёлтой, харин LOS дээжэдэ шэнэ дифракциин орьёл үгы. Дүн гаргалгын ёһоор, хяналтын пленкэ соо I ионуудай ехэ алдагдал δ үеын бии бололгодо хүргэдэг, харин LOS пленкэ соо энэ үйлэ ябаса эли тодоор дарагдадаг.
Азотой агаар мандалда ба 1 наранай туяа соо ультрафиолет шүүгшэгүйгөөр 575 часай үргэлжэлһэн MPP мүрдэлгэ. LOS MPP ударидалга ба хүгшэрхэ хэрэгсэл соо b I- ба c AuI2- ионуудай ToF-SIMS хубаари. Шара, ногоон ба улбар шар үнгэнүүд Au, Spiro-OMeTAD ба перовскиттэй таарана. d MPP туршалгын һүүлдэ перовскит пленкын GIXRD. Эхинэй мэдээсэл эхинэй мэдээсэлэй файлай түхэлөөр үгтэнэ.
PbC2O4 ионой нүүдэлые даража шададаг гэжэ баталхын тулада температураһаа дулдыдаха дамжуулалтые хэмжэһэн байна (Нэмэлтэ зураг 21). Ионой нүүдэлэй эдэбхижүүлгын энерги (Ea) ондо ондоо температурада (T) FAPbI3 пленкын дамжуулха шадабариин (σ) хубилалтые хэмжэжэ, Нернст-Эйнштейнэй харилсаае хэрэглэн тодорхойлогдоно: σT = σ0exp(−Ea/kBT), эндэ σ0 тогтомол, kB Болтман тогтомол. Бидэ ln(σT)-эй налууһаа 1/T-тэй харисуулан Ea-гай сэн абанабди, энэнь ударидалга 0.283 эВ, LOS түхеэрэмжын 0.419 эВ болоно.
Дүн гаргахада, бидэ FAPbI3 перовскитын задаралгын замые болон α-δ фазын шэлжэлтын энергиин һаад дээрэ элдэб гажуудалнуудай нүлөөе элирүүлхэ онол үндэһэ үгэнэбди. Эдэ гажуудалнуудай дунда VI гажуудалнууд α-һаа δ-дэ фазын шэлжэлтые амархан үүсхэхэ гэжэ онол ёһоор уридшалан хэлэгдэнэ. I сүлөө һууринуудай бии бололго ба I ионуудай нүүдэлые даража FAPbI3-ай α-фазын тогтосотой болгохын тулада уһанда уһалдаггүй ба химиин тогтвортой PbC2O4-эй нягта дабхаргые нэбтэрүүлнэ. Энэ стратегинь гадаргуугай туяагүй рекомбинациие ехээр багадхажа, наранай батарейн үрэ дүнтэй байдалые 25.39% хүрэтэр нэмэгдүүлжэ, ажалай тогтвортой байдалые һайжаруулна. Манай дүнгүүд гажуудалһаа үүдэһэн α-һаа δ үеын шэлжэлтые даража үрэ дүнтэй ба тогтвортой формамидин PSC-нүүдые оложо абаха заабари үгэнэ.
Титан(IV) изопропоксид (TTIP, 99.999%) Sigma-Aldrich компаниһаа худалдажа абаһан байна. Хлорид хүшэлтүрэгшэ (HCl, 35.0–37.0%) ба этанол (уһангүй) Гуанчжоугай химиин үйлэдбэриһээ худалдажа абаһан байна. SnO2 (15 wt% tin(IV) оксид коллоидна дисперси) Alfa Aesar компаниһаа худалдажа абаһан байна. Хар тугалга(II) йодид (PbI2, 99.99%) TCI Shanghai (Хитад) компаниһаа худалдажа абаһан байна. Формамидин йодид (FAI, ≥99.5%), формамидин хлорид (FACl, ≥99.5%), метиламин гидрохлорид (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-тетракис-(N , N-di-p) )-метоксианилин)-спирофлуор,9′ (Spiro-OMeTAD, ≥99.5%), литиин бис(трифторметан)сульфонилимид (Li-TFSI, 99.95%), 4-трет -бутилпиридин (tBP, 96%) Сиань полимер гэрэлэй технологиин компаниһаа (Хитад) худалдажа абаһан байна. N,N-диметилформамид (DMF, 99.8%), диметилсульфоксид (DMSO, 99.9%), изопропил спирт (IPA, 99.8%), хлорбензол (CB, 99.8%), ацетонитрил (ACN). Сигма-Олдричһээ худалдажа абаһан. Шүрбэһэнэй хүшэлые (H2C2O4, 99.9%) Маклинһаа худалдажа абаһан байна. Бүхы химиин бодосуудые ондоо ямаршье хубилалтагүйгөөр абаһан ёһоороо хэрэглэбэ.
ITO гү, али FTO субстратнуудые (1.5 × 1.5 см2) угаалгын бодос, ацетон, этанолоор тус тусдаа 10 мин-ын туршада ультраабяанай аргаар сэбэрлээд, удаань азотой гүйдэл доро хатааба. Титанай диизопропоксибис(ацетилацетонат)-ай этанолдо (1/25, v/v) 500 °C-та 60 мин-ын урасхал хэрэглэн FTO субстрат дээрэ нягта TiO2 хаалтатай дабхаргые үлөөһэн байна. SnO2 коллоид дисперсиие 1:5 эзэлхүүнэй харисаагаар деионизированна уһаар шэлжүүлһэн байна. Ультрафиолетовэ озоноор 20 минутын туршада эмшэлһэн сэбэр субстрат дээрэ SnO2 нано хэһэгүүдэй нимгэн плёнко 30 секундын туршада 4000 эргэлтэ/мин-ээр үлөөгдэжэ, удаань 150 °C-та 30 минутын туршада уридшалан халагдаһан байна. Перовскитын уридшалан бэлдэһэн уһанда 275.2 мг FAI, 737.6 мг PbI2 ба FACl (20 моль%) DMF/DMSO (15/1) холисотой уһалдаг бодос соо уһалагдаһан байна. Перовскит дабхаргые 40 мкл перовскит прекурсорой урасхалые ультрафиолет-озоноор эмшэлһэн SnO2 дабхаргын дээгүүр 5000 эргэлтэ/мин-ээр оршон тойроной агаарта 25 с центрифугировалжа бэлдэһэн байна. Һүүлшынхиеэ 5 секундын үнгэрһэн хойно 50 мкл MACl IPA урасхал (4 мг/мл) антисолвент болгон субстрат дээрэ түргэн унагааһан байна. Удаань, шэнэхэн бэлдэһэн пленкэнүүдые 150°C-та 20 мин, удаань 100°C-та 10 мин шанаһан байна. Перовскит плёнкое танхимай температурада хүйтэрүүлһэн хойно H2C2O4 урасхал (1, 2, 4 мг 1 мл IPA-да уһалһан) перовскит гадаргууе пассивировалхын тулада 4000 эргэлтэ/мин-ээр 30 с центрифугировалһан байна. 72.3 мг спиро-OMeTAD, 1 мл CB, 27 мкл tBP ба 17.5 мкл Li-TFSI (1 мл ацетонитрил соо 520 мг) холижо бэлдэһэн спиро-OMeTAD урасхалые 4000 эргэлтэ/мин-ээр 300 сагай дотор плёнко дээрэ ээрэжэ бүрхөөһэн байна. Һүүлдэнь 100 нм зузаантай Au дабхаргые 0.05 нм/с (0~1 нм), 0.1 нм/с (2~15 нм) ба 0.5 нм/с (16~100 нм) хурдаар вакуум соо ууршуулһан байна. ).
Перовскит наранай элементнүүдэй SC гүйсэдхэл 100 мВт/см2 гэрэлэй эршэмтэй наранай тренажер гэрэлтүүлгэдэ (SS-X50) Keithley 2400 метрэй гэрэлтүүлгые хэрэглэн хэмжэжэ, стандартна кремниин наранай элементнүүдые хэрэглэн шалгаһан байна. Хэрбээ ондоо тэмдэглэгдээгүй һаа, SP мурые азотоор дүүргэгдэһэн бээлэйн хайрсаг соо танхимайнгаа температурада (~25°C) урагшаа ба хойшоо сканерлалтын горимоор (хүшэлтүрэгшын алхам 20 мВ, хойшолуулха саг 10 мс) хэмжэжэ үзэбэ. Хэмжэгдэһэн PSC-эй 0.067 см2 үрэ дүнтэй талмайе тодорхойлхын тулада һүүдэрэй маска хэрэглэгдээ. EQE хэмжүүрнүүдые оршон тойронхи агаарта PVE300-IVT210 системэ (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) хэрэглэн, түхеэрэлгэ дээрэ шэглүүлһэн нэгэ үнгэтэй гэрэлтэйгээр үнгэргөө. Түхеэрэмжын тогтууритай байхын тулада, 100 мВт/см2 даралтатай азотой бээлэйн хайрсаг соо ультрафиолет шүүгшэгүйгөөр капсулированна бэшэ наранай элементнүүдые туршаһан байна. ToF-SIMS PHI nanoTOFII ниидэхэ сагай SIMS хэрэглэн хэмжэгдэнэ. Гүнзэгы профиль 400×400 мкм талмайтай 4 кВ Ar ион буу хэрэглэн абаһан байна.
Рентген фотоэлектрон спектроскопиин (XPS) хэмжүүрнүүдые Thermo-VG Scientific системэдэ (ESCALAB 250) монохромизированна Al Kα (XPS горимдо) хэрэглэн 5.0 × 10–7 Pa даралтада хэгдэһэн байна. Сканировалгын электрон микроскопи (SEM) JESM-JOL-J3030 F системэдэ хэгдэһэн байна. Перовскит плёнкын гадаргуугай морфологи ба шэрүүн байдалые атомой хүсэнэй микроскоп (AFM) (Bruker Dimension FastScan) хэрэглэн хэмжэһэн байна. STEM ба HAADF-STEM FEI Titan Themis STEM-дэ үнгэргэгдэдэг. UV-Vis шэнгээхэ спектрнүүдые UV-3600Plus (Shimadzu Corporation) хэрэглэн хэмжэһэн байна. Сансарын заряд хизаарладаг гүйдэл (SCLC) Keithley 2400 метр дээрэ бүридхэгдэһэн байна. FLS 1000 фотолюминесценциин спектрометр хэрэглэн, зөөгшын амидаралай задаралай тогтомол байдалай фотолюминесценци (PL) ба саг хугасаанай шиидхэбэритэй фотолюминесценци (TRPL) хэмжэгдэһэн байна. PL картын зурагуудые Horiba LabRam Raman системэ HR Evolution хэрэглэн хэмжэжэ үзэбэ. Фурье хубилалтатай инфраулаан спектроскопи (FTIR) Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650 системэ хэрэглэн хэгдэһэн байна.
Энэ ажалда бидэ α-фазаһаа δ-фазада фазын шэлжэлтын замые шэнжэлхын тулада SSW замые дээжэ абаха арга хэрэглэнэбди. SSW аргаар потенциальна энергиин гадаргуугай хүдэлөөниие санамсаргүй зөөлэн горимоной (хоёрдохи гаралтай) шэглэлээр тодорхойлно, энэнь потенциальна энергиин гадаргуугай дэлгэрэнгы ба бодито шэнжэлэл хэхэ боломжо олгодог. Энэ ажалда 72 атомтой суперэлемент дээрэ зам дээжэ абаха ажал ябуулагдажа, DFT хэмжээндэ 100 гаран анханай/һүүлшын байдалай (IS/FS) хосууд суглуулагдаһан байна. IS/FS хос мэдээсэлэй багтаамжа дээрэ үндэһэлэн, анханай бүтэсэ ба һүүлшын бүтэсэ холбоһон замые атомуудай хоорондохи тааралдалаар тодорхойлжо болоно, тиигээд хубилдаг нэгэдэлэй гадаргуугаар хоёр тээшээ хүдэлөөниие хэрэглэн шэлжэлтын байдалай арга тэгшэ тодорхойлно. (ВК-ДЭСВ). Шэлжэлтын байдалые бэдэрһэнэй удаа, энергиин саадуудые эрэмбэлжэ, эгээл бага саадтай замые тодорхойлжо болоно.
Бүхы DFT тоосоололнуудые VASP (5.3.5 хубилалта) хэрэглэн хэгдэһэн, эндэ C, N, H, Pb, ба I атомуудай электрон-ион харилсан үйлэшэлэлгэ түсэблэгдэһэн үргэдхэгдэһэн долгиной (PAW) схемээр харуулагдана. Пердю-Берк-Эрнцерхоффын параметризацида ниитэлһэн градиент ойролсоогоор солилсооной корреляциин функци тодорхойлогдоно. Хабтагай долгиной энергиин хизаар 400 эВ гэжэ тогтооһон байна. Монхорст-Пак k-точкын тор (2 × 2 × 1) хэмжээтэй. Бүхы бүтэсэнүүдтэ тор ба атомой байра һууриие эгээн ехэ стрессэй бүридүүлэгшэ 0.1 ГПа-һаа доошоо, эгээн ехэ хүсэнэй бүридүүлэгшэ 0.02 эВ/Å-һаа доошоо болотор бүрин оностой болгоһон байна. Гадаргуугай загбарта FAPbI3-ай гадаргуу 4 дабхартай, доодо дабхар FAPbI3-ай бэеые дууряаһан тогтомол атомуудтай, дээдэ гурбан дабхар оностой болгохо үйлэ ябасада сүлөөтэй хүдэлжэ болоно. PbC2O4 дабхаргынь 1 мл зузаантай ба FAPbI3-ай I-усадхалай гадаргуу дээрэ оршодог, тэндэ Pb 1 I ба 4 O-той холбоотой.
Шэнжэлэлгын түсэб тухай дэлгэрэнгы мэдээсэл абахын тулада энэ үгүүлэлтэй холбоотой Байгаалиин портфель тухай мэдээсэлэй тобшолол харагты.
Энэ шэнжэлэлгын үедэ абтаһан гү, али шэнжэлэгдэһэн бүхы мэдээсэлнүүд хэблэгдэһэн үгүүлэл соо, мүн дэмжэхэ мэдээсэлнүүд болон түүхэй мэдээсэлэй файлнуудта оруулагдаһан байна. Энэ шэнжэлэлгын дүнгүүдые https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440 гэһэн хаягаар абажа болохо. Энэ үгүүлэлэй эхинэй мэдээсэл үгтэнэ.
Грин, М. болон бусад Наранай батарейн үрэ дүнтэй таблицанууд (57-дохи хэблэл). программа. фотоэлектрическэ. нөөсэ. хабсаралта. 29, 3–15 (2021).
Паркер Ж. болон бусад Дэгдэхэ алкил аммониин хлоридуудые хэрэглэн перовскит дабхаргын ургалтые ударидаха. Байгаали 616, 724–730 (2023).
Чжао Ю. болон бусад Идэбхигүй (PbI2)2RbCl үндэр үрэ дүнтэй наранай элементнүүдэй перовскит пленкэнүүдые тогтворжуулдаг. Эрдэм ухаан 377, 531–534 (2022).
Тан, К. болон бусад Диметилакридинил легирующие хэрэглэн урбуулһан перовскит наранай элементнүүд. Байгаали, 620, 545–551 (2023).
Хан, К. болон бусад Нэгэ кристалл формамидин хар тугалганай йодид (FAPbI3): бүтэсэ, оптикын ба сахилгаан шэнжэ шанарнууд тухай ойлгосо. дайбар үгэ. Матвей 28, 2253–2258 (2016).
Массей, С. болон бусад FAPbI3 ба CsPbI3-да хара перовскит үеын тогтосотой байдал. AKS Energy Communications. 5, 1974–1985 (2020).
Та, Ж.Ж., м.н. Һайжаруулһан зөөгшын ударидалга дамжуулан үрэ дүнтэй перовскит наранай элементнүүд. Байгаали 590, 587–593 (2021).
Салиба М. болон бусад Перовскит наранай элементнүүдтэ рубидиин катионуудые оруулхада фотоэлектрическэ гүйсэдхэл һайжардаг. Эрдэм ухаан 354, 206–209 (2016).
Салиба М. болон бусад Гурбан катионтой перовскит цезиин наранай элементнүүд: һайжаруулһан тогтвортой байдал, дахин үржүүлхэ шадабари ба үндэр үрэ дүнтэй. эршэм хүсэнэй оршон. эрдэм ухаан. 9, 1989–1997 (2016).
Цуй Х. ба бусад Үндэр гүйсэдхэлтэй перовскит наранай элементнүүдтэ FAPbI3 фазын тогтворжуулгын һаяын дэбжэлтэнүүд Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
Делагетта С. болон бусад Холимог галогенид органик-органик бэшэ перовскитуудай рационализированна фотоиндуцированна фазын тусгаарлалта. Нат. харилсаха. 8, 200 (2017).
Слоткаваж, ДЖ болон бусад Галогенид перовскит шэнгээгшэдтэ гэрэлэй үүсхэһэн фазын илгарал. AKS Energy Communications. 1, 1199–1205 (2016).
Чен, Л. болон бусад Формидинай хар тугалганай трийодид перовскит нэгэ кристалл доторой фазын тогтвортой байдал ба дотоодо зурбасын зай. Анжива. Химиин. уласхоорондын байдал. Ред. 61. e202212700 (2022).
Дуинсти, Э.А. гэхэ мэтэ. Метилендиаммониин задарал ба хар тугалганай трийодид формамидинай фазын тогтосотой байдалда тэрэнэй үүргэ тухай ойлгохо. J. Chem. Һүхэ. 18, 10275–10284 (2023).
Лу, ХЗ болон бусад Хара перовскит наранай элементнүүдэй үрэ дүнтэй ба тогтууритай уураар шэнгээхэ FAPbI3. Эрдэм ухаан 370, 74 (2020).
Дохерти, ТАС гэхэ мэтэ. Тогтууритай хазагайрһан октаэдр галогенид перовскитууд хизаарлагдамал шэнжэтэй фазын локализацилагдаһан бии бололго дарана. Эрдэм ухаан 374, 1598–1605 (2021).
Хо, К. болон бусад Шингэн ба гэрэлэй нүлөөн доро формамидинай үрэһэ ба цезиин ба хар тугалганай йодид перовскитүүдэй хубилха ба задарха механизмууд. AKS Energy Communications. 6, 934–940 (2021).
Чжэн Ж. болон бусад α-FAPbI3 перовскит наранай элементнүүдэй псевдогалогенид анионуудые хүгжөөлгэ. Байгаали 592, 381–385 (2021).