I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Перовскитные солнечные батареи (Perovskite Solar Cells, PSCs), как новая технология, которая привлекла большое внимание в области новых источников энергии в последние годы, используют перовскитные органические металлические галогенированные полупроводники в качестве светопоглощающего материала, относится к третьему поколению солнечных батарей. Благодаря своей узкой полосе пропускания, перовскитные солнечные батареи могут поглощать солнечный свет в более широком спектральном диапазоне, обеспечивая более высокую эффективность преобразования энергии (PCE).

В большом количестве перовскитовых материалов метилтриметилсвинец йод (FAPbI)3Молекулярная формула CH5Н2ПБИ3По сравнению с традиционным метиламином свинца йода (MAPbI)3Обладая более узкой полосой зазора, лучшей тепловой стабильностью и повышенной способностью к поглощению света, считается представителем фотоэлектрических материалов перовскита третьего поколения, демонстрируя значительный потенциал применения.

Рисунок 1. Схема структуры и функционирования перовскитовых солнечных элементов

II. FAPbI3Кристаллическая структура

ФАПБИ3Это поликристаллический кристаллический материал с четырьмя фазами кристалла в более широком диапазоне температур фазового перехода (Tc), включая кубическую фотоактивную фазу (α - FAPbI).3Гексагональная неоптически активная фаза (дельта - ФАПБИ)3) и две низкотемпературные фотоактивные фазы, а именно четырехсторонняя фаза (β - FAPbI)3ортогональная фаза (гамма - фаппи)3В)). Однако кубическая фотоактивность сосуществует в термодинамических субстабильных состояниях и образуется только при температуре фазового перехода выше 390 К. При температуре выше Tc усиление энтропии, вызванное вращающимся движением катионов FA, уменьшает свободную энергию Гиббса в кубической фазе до гораздо меньшей свободной энергии Гиббса в шестигранной фазе, что приводит к образованию кубической фазы. При охлаждении до комнатной температуры катионы FA имеют приоритет в шестигранной фазе, когда кубическая фаза с более высокой свободной энергией Гиббса может легко преодолеть фазовый барьер и спонтанно превратиться в шестигранную фазу с низкой энергией. В высокоэффективных и стабильных перовскитовых фотоэлектрических устройствах этот переход от кубической фазы к шестигранной фазе должен быть подавлен.

Рисунок 2.FAPbI3Схема кристаллической структуры (a) кубическая альфа - фаза, соединенная с общей крышей; b) Гексагональная дельта - фаза, связанная с общей поверхностью

III. Применение XRD в перовскитных тонкопленочных материалах

XRD (рентгеновская дифракция) является основным симптомом исследования тонкопленочного материала перовскита, благодаря точному определению положения и прочности дифракционного пика, может быстро идентифицировать кристаллическую фазу перовскита (например, оптически активная альфа - фаза и неактивная дельта - фаза), количественную чистоту фазы и отслеживать динамические процессы фазового перехода при отжиге, освещении и других условиях; В сочетании с пиковым анализом (например, полувысокая ширина, деформационное смещение), а также для оценки размера зерна, напряжения решетки и плотности дефекта тонкой пленки, чтобы оптимизировать процесс подготовки (например, технология растворителя, регулирование добавок) обеспечивает ключевую структурную основу, играет незаменимую роль в повышении эффективности и стабильности перовскитных фотоэлектрических устройств.

IV. Случаи применения

(1) Образцы / Образцы

В этом эксперименте используется настольный рентгеновский дифракционный прибор FRINGE EV компании Suzhou Langs Science Instruments Ltd. для обнаружения образцов перовскита (порошка, 100 - нанометровой пленки), предоставленных компанией.

Рисунок 3. Изображения проб пленки перовскита, подлежащих измерению

(2) Параметры тестирования

(3) Испытательная спектральная карта

Рисунок 4. Диафрагма порошка ПВК

Рисунок 5. Диафрагма пленки PVK - 1

Рисунок 6. Диафрагма пленки PVK - 2

Диаграмма 7. Диафрагма пленки PVK - 3

Рисунок 8. Результаты наложения дифракционных карт и кристаллических характеристик образцов перовскита PVK FAPbI3

(4) Результаты испытаний

Образцы перовскита были протестированы с использованием настольного рентгеновского дифракционного прибора FRINGE EV для волновой акустической науки, дифракционная карта которого показана на рисунке 7 - 10. Как показано на рисунке 11, пики дифракции на 14.08° (110), 28.24° (220) и 31.62° (310) являются характерными пиками перовскитной фазы, что хорошо отражает образование кристаллов перовскита во всех образцах. Кроме того, спектр дифракции порошка PVK показывает, что он является чистым перовскитом альфа - фаппи3В то время как пленка PVK - 1 имеет небольшой пик на 10.19°, принадлежащий дельта - ФАПБИ3(010) Кристаллическая поверхность. Плёнка PVK - 2, плёнка PVK - 3 при температуре 12,8 ° отчетливо наблюдают дополнительный небольшой пик, который можно определить как непроницаемый PbI2(001) Кристаллическая поверхность. В то же время все три образца пленки PVK показали очень заметный дифракционный пик FTO - стекла, SNO.2(110), (101) и (200) кристаллических поверхностей, поскольку пленка PVK загружается на стекло FTO, также собираются дифракционные сигналы от стекла FTO.

V. ВЫВОДЫ

XRD является очень важным средством представления в исследованиях материаловедения. Настольный рентгеновский дифракционный прибор для волновой науки обеспечивает мощную поддержку данных для разработки материалов, технологической корректировки и контроля качества перовскитной пленки.