Pérovskites aux halogénures métalliques (ABX₃ ) sont apparus comme des candidats prometteurs pour diverses applications optoélectroniques en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques et de leur fabrication à faible coût. À l'heure actuelle, la couche absorbant la lumière des cellules solaires à pérovskite à jonction unique (PSC) les plus efficaces est presque entièrement basée sur FAPbI₃ pérovskite, atteignant une efficacité de conversion de puissance (PCE) comparable aux cellules commerciales en silicium cristallin.

Cependant, la phase noire photoactive FAPbI₃ se transforme facilement en une phase jaune photo-inactive dans des conditions humides. L'ingénierie de la composition telle que l'alliage du site A/X a été développée pour stabiliser la phase noire FAPbI₃ .

Notamment, l'alliage FA ⁺ avec Cs ⁺ former ^® FA-Cs à iodure pur pérovskite (FA_1-x Cs_x PbI₃ ) est une approche idéale pour obtenir des PSC avec une efficacité et une stabilité élevées. Cependant, en raison de la cinétique de cristallisation complexe entre FAPbI₃ et CsPbI₃ , FA_1-x Cs_x PbI₃ La pérovskite préparée par cristallisation typique en une étape (1S) présente une faible homogénéité de composition et une densité de pièges élevée, ce qui limite les performances de l'appareil et sa stabilité à long terme.

Pour relever ce défi, le professeur Yixin Zhao de l'Université Jiao Tong de Shanghai et ses collègues ont récemment développé une stratégie d'incorporation séquentielle de césium (SCI) pour découpler la cristallisation de FA-Cs triiodure perovskite avec des PSC hautement efficaces et stables.

Dans ce travail, le formiate de césium (HCOOC) en tant que source de césium est introduit séquentiellement dans un film précurseur FA de haute qualité. En coopérant avec le professeur Feng Gao de l'Université de Linköping, un nouveau mécanisme de stabilisation du dopage Cs pour stabiliser FAPbI₃ est également révélé. Cet article de recherche est publié dans National Science Review .

Dans leur travail, FA_{1-x de haute qualité} Cs_x PbI₃ (x =0,05-0,16) les pérovskites sont obtenues par la méthode SCI. Le ratio de FA sur Cs dans ces SCI-FA_1-x Cs_x PbI₃ les pérovskites peuvent être facilement ajustées en ajustant le contenu de la source de césium.

Par rapport au 1S-FA_{1-x conventionnel préparé en une seule étape} Cs_x PbI₃ pérovskites, SCI-FA_1-x Cs_x PbI₃ les pérovskites ont démontré une distribution de Cs beaucoup plus uniforme. "La distribution uniforme de la composition de Cs est la clé de l'amélioration des performances de l'appareil", déclare Zhao, tandis que les PSC basés sur SCI-FA_0.91 CS_0,09 PbI₃ les films ont atteint un PCE de 24,7 % (certifié 23,8 %), ce qui est la valeur la plus élevée parmi les PSC de triiodure FA-C signalés à ce jour.

De plus, la collaboration avec le groupe de Gao a révélé un nouveau mécanisme de stabilisation de ce dopage au Cs. L'incorporation de Cs dans FAPbI₃ réduit considérablement la force de couplage électron-phonon et la fluctuation du réseau, supprimant ainsi la migration ionique et la formation d'amas riches en iodure. En conséquence, la stabilité des appareils basés sur les FA-C a été grandement améliorée.

Dans l'ensemble, ce travail ouvre de nouvelles possibilités pour développer stratégiquement des pérovskites à cations mixtes de haute qualité avec un bon contrôle de la cinétique de cristallisation, présentant une étape importante vers la construction rationnelle d'applications optoélectroniques à base de pérovskite hautement efficaces et stables, y compris, mais sans s'y limiter, l'énergie solaire. cellules, diodes électroluminescentes et lasers. + Explorer plus loin

Effet du solvant sur la formation du film et les performances de l'appareil pour les cellules solaires à pérovskite Dion-Jacobson 2D