Одним из основных методов нанесения перовскитных пленок на панельные конструкции является процесс, известный как реакция последовательного осаждения, который был разработан в 2013 году Майклом Гратзелем и его сотрудниками из EPFL. Многие исследования пытались контролировать этот процесс с помощью добавок, изменений состава и температурных эффектов. Однако ни один из них не дал полного понимания всей последовательной реакции осаждения. Это препятствует адекватному контролю качества пленки, которое определяет производительность солнечного элемента.
Исследование, проведенное Майклом Гратзелем и Амитой Уммадисингу из EPFL, теперь предлагает наиболее систематическое и полное исследование последовательной реакции осаждения на сегодняшний день. Ученые начали с рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии, чтобы глубже изучить кристаллизацию иодида свинца (PbI2), которая является первой стадией реакции.
Затем они впервые использовали СЭМ-катодолюминесценцию для изучения наномасштабной динамики образования перовскитной пленки.«Мы объединили два мощных инструмента, чтобы получить информацию о составе поверхности пленки во время образования перовскита», — говорит Амита Уммадисингу. «Этот метод позволяет нам достичь потрясающего наноразмерного разрешения, что означает, что мы впервые можем увидеть, что в ходе реакции образуются смешанные кристаллические агрегаты, состоящие из перовскита и PbI2».Затем ученые использовали фото-люминесцентное картирование поперечного сечения, которое показало направленность реакции превращения. Такого рода информация до сих пор была недостижима с помощью стандартной визуализации поверхности, потому что слои, лежащие один под другим, недоступны.
Но с помощью современных гибридных детекторов фотонов высокой четкости исследователи смогли одновременно отобразить PbI2 и перовскиты в этих поперечных сечениях. «Мы определили застрявший непрореагировавший PbI2 внутри перовскитной пленки, используя этот метод, который очень полезен», — говорит Уммадисингу.«Наши результаты, наконец, дают ответ на несколько открытых вопросов о местонахождении и роли остаточного PbI2 в перовскитных солнечных элементах», — говорит Майкл Гратцель. «В более широком смысле, наша новаторская демонстрация использования этого метода открывает дверь для понимания свойств перовскитов в вертикальных сечениях солнечных элементов, а не только на поверхности перовскита, как в литературе».