Le nouveau traitement à la vapeur de brome améliore les propriétés de transport des cristaux MAPbBr3. Dans ce traitement, les chercheurs ont suspendu les cristaux ci-dessus dans un récipient scellé contenant du brome liquide maintenu à température ambiante. Crédit :Reproduit sous licence Creative Commons à partir de la référence 1, 2020 Kirmani et al.
Un traitement simple et non invasif pourrait devenir un processus de post-cristallisation de premier plan pour optimiser les propriétés optoélectroniques des matériaux de cellules solaires pérovskites hybrides.
Dans ce soin imaginé par KAUST, les vapeurs de brome pénètrent à la surface des cristaux de pérovskite tels que synthétisés pour atteindre leurs couches profondes, éliminer les défauts de surface et de masse générés lors de la croissance cristalline.
Pérovskites hybrides contenant du plomb, tels que le tribromure de plomb méthylammonium (MAPbBr3), présentent des propriétés de transport de charge uniques et une aptitude au traitement facile en solution. Ceux-ci les rendent attrayants en tant qu'alternatives potentielles à faible coût aux matériaux de cellules solaires traditionnels à base de silicium pour la récolte de lumière. Cependant, les approches qui utilisent le traitement en solution pour les cristalliser ont tendance à laisser des contaminants, tels que l'oxygène et le carbone amorphe. Ces approches produisent également des lacunes d'halogénure qui créent des cations de plomb, qui peut piéger les électrons pour former du plomb métallique et restreindre le transport des charges.
Divers traitements chimiques peuvent réduire ces défauts, mais la plupart bricolent avec la composition de la solution de précurseur pour optimiser la formation de films minces et de cristaux. Cependant, les chercheurs du KAUST Solar Center ont cherché quelque chose de plus simple.
« Nous étions intéressés par le développement d'une recette facile qui pourrait être appliquée une fois la formation des cristaux terminée, " dit Ahmad Kirmani, maintenant post-doctorant au Laboratoire National des Energies Renouvelables, NOUS., qui a mené l'étude sous la supervision d'Aram Amassian et d'Omar Mohammed.
Co-auteur Ahmed Mansour, maintenant postdoc à Helmholtz-Zentrum Berlin, Allemagne, décrit comment les chercheurs ont choisi un traitement à la vapeur de brome parce qu'ils avaient précédemment observé l'amélioration de la conductivité du graphène lorsqu'il était exposé au brome. "Le brome est un liquide volatil à température ambiante et s'évapore facilement sans avoir besoin d'une source d'énergie externe, " dit Mansour.
Les chercheurs ont suspendu MAPbBr
Ils ont été agréablement surpris de constater que les vapeurs de brome supprimaient le plomb métallique à la surface ainsi que dans la majeure partie des cristaux, dit Mohammed. "Cela signifiait que nous pouvions accéder aux propriétés en vrac de ces cristaux, tels que leur conductivité électrique, " ajoute-t-il. Une exposition prolongée au brome a produit un 10, Amélioration de 000 fois de la conductivité électrique en vrac et une augmentation de 50 fois de la mobilité des porteurs. Une évaluation plus approfondie a révélé que la cristallisation de la pérovskite laisse des vides et des imperfections, qui permet au brome de se diffuser et de s'infiltrer à travers les cristaux.
Chacun des anciens membres de l'équipe explore actuellement d'autres applications pour leur traitement, comme pour améliorer l'efficacité de conversion de puissance des cellules solaires contenant des films minces de pérovskite comme absorbeurs ou pour des dispositifs monocristallins tels que des transistors, photodétecteurs et détecteurs de rayonnement, qui nécessitent une excellente mobilité des porteurs et des propriétés optoélectroniques intrinsèques.
