سوپاس بۆ سەردانی ماڵپەڕی Nature.com. ئەو وەشانەی ئەو وێبگەڕەی کە بەکاری دەهێنیت پشتگیری CSS ی سنوورداری هەیە. بۆ باشترین ئەنجام، پێشنیار دەکەین وەشانی نوێتری وێبگەڕەکەت بەکاربهێنیت (یان دۆخی گونجان لە ئینتەرنێت ئێکسپلۆرەردا بکوژێنیتەوە). لەم نێوەندەدا، بۆ دڵنیابوون لە پشتگیری بەردەوام، ئێمە ماڵپەڕەکە بەبێ ستایل یان جاڤاسکڕێپت پیشان دەدەین.
پاسیڤکردنی عەیبەکان بە شێوەیەکی بەرفراوان بەکارهێنراوە بۆ باشترکردنی کارایی خانە خۆرەکانی پەرۆڤسکایتی تراییۆدایدی سرکە، بەڵام کاریگەری کەموکوڕییە جۆراوجۆرەکان لەسەر سەقامگیری قۆناغی α تا ئێستا ڕوون نییە؛ لێرەدا، بە بەکارهێنانی تیۆری کارایی چڕی، ئێمە بۆ یەکەمجار ڕێڕەوی تێکچوونی فۆرمامیدین لید تراییۆداید پەرۆڤسکایت لە قۆناغی α بۆ قۆناغی δ دەستنیشان دەکەین و کاریگەری کەموکوڕییە جیاوازەکان لەسەر بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغەکان دەکۆڵینەوە. ئەنجامەکانی ھاوشێوەکردن پێشبینی ئەوە دەکەن کە شوێنی بەتاڵی یۆد زۆرترین ئەگەری هەیە ببێتە هۆی تێکچوون چونکە بەربەستی وزە بۆ گواستنەوەی قۆناغی α-δ بە شێوەیەکی بەرچاو دادەبەزێنن و کەمترین وزەی دروستبوونیان لە ڕووی پەرۆڤسکایتدا ھەیە. هێنانە ناوەوەی چینێکی چڕ لە ئۆکسالاتی سرکە کە لە ئاودا ناتوێتەوە بۆ سەر ڕووی پەرۆڤسکایت بە شێوەیەکی بەرچاو شیبوونەوەی قۆناغی α ڕێگری دەکات، ڕێگری لە کۆچکردن و هەڵمژینی یۆد دەکات. سەرەڕای ئەوە، ئەم ستراتیژە بە شێوەیەکی بەرچاو پێکەوەگرێدانی ناتیشکدەری نێوان ڕووکارەکان کەمدەکاتەوە و کارایی خانە خۆرەکان زیاد دەکات بۆ 25.39% (بڕوانامەدار 24.92%). ئامێرە پاکەت نەکراوەکە هێشتا دەتوانێت کارایی 92%ی سەرەتایی خۆی بپارێزێت دوای کارکردن بە زۆرترین هێز بۆ ماوەی 550 کاتژمێر لە ژێر تیشکی بارستەی هەوای 1.5 G ی ھاوشێوەکراو.
کارایی گۆڕینی کارەبا (PCE)ی خانە خۆرەکانی پێرۆڤسکایت (PSCs) گەیشتە بەرزترین ئاستی تۆمارکراوی بڕوانامەدار کە 26%1. لە ساڵی 2015ەوە، PSC مۆدێرنەکان فۆرمامیدین تراییۆداید پەرۆڤسکایت (FAPbI3)یان وەک چینێکی ڕووناکی هەڵمژە پێ باشترە بەهۆی سەقامگیری گەرمی نایاب و بۆشایی باندی پەسەندکراوی نزیک لە سنووری شۆکلی-کێیسەر کە 2،3،4 یە. بەداخەوە، فیلمەکانی FAPbI3 بە شێوەیەکی گەرمیداینامیک لە قۆناغی α ڕەشەوە بۆ قۆناغی δی زەردی ناپێرۆڤسکایت لە پلەی گەرمی ژووردا دەگۆڕێت5،6. بۆ ڕێگریکردن لە دروستبوونی قۆناغی دێڵتا، پێکهاتەی جۆراوجۆری ئاڵۆزی پێرۆڤسکایت پەرەی پێدراوە. باوترین ستراتیژی بۆ زاڵبوون بەسەر ئەم کێشەیە بریتییە لە تێکەڵکردنی FAPbI3 لەگەڵ تێکەڵەیەک لە ئایۆنەکانی میتیل ئەمۆنیۆم (MA+)، سیزیۆم (Cs+) و برۆمید (Br-)7،8،9. بەڵام، پەرۆڤسکایتە تێکەڵەکان بەدەست فراوانبوونی بۆشایی باند و جیاکردنەوەی قۆناغەکانی فۆتۆئیندێکسەوە دەناڵێنن، کە سازش لەسەر کارایی و سەقامگیری کارکردنی PSCs دەرهاویشتەکان دەکەن10،11،12.
توێژینەوە نوێیەکان دەریانخستووە کە FAPbI3ی تاکە بلوری پاک بەبێ هیچ دۆپینگێک سەقامگیرییەکی نایابی هەیە بەهۆی کریستاڵییە نایابەکەی و کەموکوڕییە کەمەکانی13،14. بۆیە کەمکردنەوەی کەموکوڕیەکان بە زیادکردنی کریستاڵیەتی FAPbI3ی گەورە ستراتیژییەکی گرنگە بۆ بەدەستهێنانی PSCs کارا و جێگیر2،15. بەڵام، لە کاتی کارکردنی FAPbI3 PSC، تێکچوون بۆ قۆناغی شەشگۆشەی زەردی نەخوازراوی نا-پێرۆڤسکایتی δ هێشتا دەتوانێت ڕووبدات. بەزۆری پرۆسەکە لە ڕووکار و سنووری دانەوێڵە دەست پێدەکات کە زیاتر ئامادەن بۆ ئاو، گەرمی و ڕووناکی بەهۆی بوونی چەندین شوێنی کەم و کوڕی17. بۆیە، پاسیڤکردنی ڕووکار/دانەوێڵەکان پێویستە بۆ جێگیرکردنی قۆناغی ڕەشی FAPbI318. زۆرێک لە ستراتیژییەکانی پاسیڤکردنی کەموکوڕی، لەوانەش هێنانەکایەی پەرۆڤسکایتە ڕەهەندە نزمەکان، مۆلیکولی لویس بنەمای ترش، و خوێیەکانی ئەمۆنیۆم هالید، پێشکەوتنی گەورەیان لە فۆرمامیدین PSCsدا بەدەستهێناوە19،20،21،22. تا ئێستا، نزیکەی هەموو توێژینەوەکان لەسەر ڕۆڵی کەموکوڕییە جۆراوجۆرەکان لە دیاریکردنی تایبەتمەندییە ئۆپتۆئێلکترۆنیەکان وەکو پێکەوەگرێدانی هەڵگر، درێژی بڵاوبوونەوە و پێکهاتەی باند لە خانە خۆرەکاندا چڕبوونەتەوە22،23،24. بۆ نموونە، تیۆری کارایی چڕی (DFT) بەکاردێت بۆ پێشبینیکردنی تیۆری وزەی پێکهاتن و ئاستی وزەی تەڵەکردنی کەموکوڕییە جیاوازەکان، کە بە شێوەیەکی بەرفراوان بەکاردەهێنرێت بۆ ڕێنماییکردنی دیزاینی پاسیڤاسیۆنی پراکتیکی20،25،26. لەگەڵ کەمبوونەوەی ژمارەی کەموکوڕییەکان، بەزۆری سەقامگیری ئامێرەکە باشتر دەبێت. بەڵام لە فۆرمامیدین PSCs دا، میکانیزمەکانی کاریگەری کەموکوڕییە جۆراوجۆرەکان لەسەر سەقامگیری قۆناغ و تایبەتمەندییە فۆتۆئێلکتریکییەکان دەبێ بە تەواوی جیاواز بن. تا باشترین زانیاریمان، تێگەیشتنی بنەڕەتی لە چۆنیەتی هاندانی گواستنەوەی قۆناغی سێگۆشەیی بۆ شەشگۆشەیی (α-δ) و ڕۆڵی پاسیڤکردنی ڕووکار لەسەر سەقامگیری قۆناغی α-FAPbI3 پەرۆڤسکایت هێشتا بە خراپی تێگەیشتووە.
لێرەدا، ئێمە ڕێڕەوی تێکچوونی پەرۆڤسکایتی FAPbI3 لە قۆناغی α ڕەشەوە بۆ قۆناغی δ زەرد و کاریگەری کەموکوڕییە جۆراوجۆرەکان لەسەر بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغی α بۆ قۆناغی δ لە ڕێگەی DFT ئاشکرا دەکەین. پۆستە بەتاڵەکانی I کە بە ئاسانی لە کاتی دروستکردنی فیلم و کارپێکردنی ئامێرەکاندا دروست دەبن، پێشبینی دەکرێت زۆرترین ئەگەری دەستپێکردنی گواستنەوەی قۆناغی α-δ بن. بۆیە، ئێمە چینێکی چڕی ئۆکسالاتی سرکە (PbC2O4)مان لە ئاودا نەتواوە و لە ڕووی کیمیاییەوە جێگیرە لەسەر FAPbI3 لە ڕێگەی کارلێکێکی لە شوێنی خۆیدا. ڕووی ئۆکسالاتی سرکە (LOS) ڕێگری دەکات لە دروستبوونی شوێنە بەتاڵەکانی I و ڕێگری دەکات لە کۆچی ئایۆنەکانی I کاتێک بەهۆی گەرمی و ڕووناکی و کێڵگە کارەباییەکانەوە هاندەدرێن. LOSی دەرهاویشتوو بە شێوەیەکی بەرچاو پێکەوەگرێدانی ناتیشکدەری نێوان ڕووکارەکان کەمدەکاتەوە و کارایی FAPbI3 PSC باشتر دەکات بۆ 25.39% (بڕوانامە بۆ 24.92%). ئامێری LOS کە پاکەت نەکراوە 92%ی کارایی سەرەتایی خۆی پاراستووە دوای کارکردن لە زۆرترین خاڵی هێز (MPP) بۆ زیاتر لە 550 کاتژمێر لە بارستەی هەوای ھاوشێوەکراو (AM) 1.5 G تیشکدانەوە.
ئێمە سەرەتا حیساباتی سەرەتاییمان ئەنجامدا بۆ دۆزینەوەی ڕێڕەوی شیبوونەوەی پەرۆڤسکایتی FAPbI3 بۆ گواستنەوە لە قۆناغی α بۆ قۆناغی δ. لە ڕێگەی پرۆسەی گۆڕینی قۆناغی وردەوە، دەردەکەوێت کە گۆڕانکاری لە هەشت ڕوویەکی سێ ڕەهەندی هاوبەشی گۆشەیی [PbI6] لە قۆناغی α سێگۆشەیی FAPbI3 بۆ هەشت ڕوویەکی یەک ڕەهەندی هاوبەشی لێوار [PbI6] لە قۆناغی شەشگۆشەی δی FAPbI3 بەدەست دێت. شکاندن 9. Pb-I لە هەنگاوی یەکەمدا پەیوەندییەک دروست دەکات (Int-1)، و بەربەستی وزەی دەگاتە 0.62 eV/خانە، وەک لە وێنەی 1a دا نیشان دراوە. کاتێک هەشت ڕووەکە بە ئاراستەی [0\(\bar{1}\)1] دەگۆڕدرێت، زنجیرە کورتە شەشگۆشەکە لە 1×1 بۆ 1×3، 1×4 فراوان دەبێت و لە کۆتاییدا دەچێتە قۆناغی δ. ڕێژەی ئاراستەکردنی تەواوی ڕێڕەوەکە بریتییە لە (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ. لە دیاگرامی دابەشکردنی وزەوە دەتوانرێت بزانرێت کە دوای ناوکسازی قۆناغی δ ی FAPbI3 لەم قۆناغانەی خوارەوەدا، بەربەستی وزە کەمترە لە بەربەستی گواستنەوەی قۆناغی α، ئەمەش بەو مانایەیە کە گواستنەوەی قۆناغەکە خێراتر دەبێت. بەڕوونی هەنگاوی یەکەمی کۆنترۆڵکردنی گواستنەوەی قۆناغەکان گرینگە ئەگەر بمانەوێت تێکچوونی قۆناغی α سەرکوت بکەین.
پرۆسەی گۆڕینی قۆناغ لە چەپەوە بۆ ڕاست – قۆناغی ڕەش FAPbI3 (قۆناغی α)، یەکەم بڕینی پەیوەندی Pb-I (Int-1) و بڕینی زیاتری پەیوەندی Pb-I (Int-2، Int -3 و Int -4) و قۆناغی زەرد FAPbI3 (قۆناغی دێڵتا). بەربەستە وزەییەکان بۆ گواستنەوەی قۆناغی α بۆ δ ی FAPbI3 لەسەر بنەمای کەموکوڕییە جیاوازەکانی خاڵە ناوەکییەکان. هێڵی خاڵبەندی بەربەستی وزەی بلوری ئایدیاڵ (0.62 eV) نیشان دەدات. ج وزەی دروستبوونی کەموکوڕی خاڵە سەرەتاییەکان لەسەر ڕووی پەرۆڤسکایتی سرکە. میحوەرەکەی ئەبسیسا بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغی α-δ یە، و میحوەرەکەی ڕیزبەندی وزەی دروستبوونی کەموکوڕییە. ئەو بەشانەی کە بە ڕەنگی خۆڵەمێشی، زەرد و سەوز سێبەر کراون بریتین لە جۆری یەکەم (EB نزم-FE بەرز)، جۆری دووەم (FE بەرز) و جۆری III (EB نزم-FE نزم)، بە ڕێککەوت. وزەی دروستبوونی کەموکوڕی VI و LOS ی FAPbI3 لە کۆنتڕۆڵەکەدا. e I بەربەست بۆ کۆچی ئایۆن لە کۆنتڕۆڵ و LOS ی FAPbI3. f - نوێنەرایەتی نەخشەیی کۆچی ئایۆنەکانی I (گۆی پرتەقاڵی) و gLOS FAPbI3 (خۆڵەمێشی، سرکە؛ بەنۆک (پرتەقاڵی)، یۆد (یۆدی جووڵاو)) لە کۆنترۆڵی gf (چەپ: دیمەنی سەرەوە؛ ڕاست: بەشی بڕاو، قاوەیی)؛ کاربۆن؛ شینێکی سووک – نایترۆجین؛ سوور – ئۆکسجین؛ پەمەیی سووک – هایدرۆجین). داتا سەرچاوەییەکان لە شێوەی فایلەکانی داتا سەرچاوەییەکان دابین دەکرێن.
پاشان بە شێوەیەکی سیستماتیکی کاریگەریی کەموکوڕییە ناوەکییە جیاوازەکانی خاڵەکانمان لێکۆڵیەوە (لەوانەش داگیرکردنی دژە شوێنەکانی PbFA، IFA، PbI و IPb؛ ئەتۆمەکانی نێوان Pbi و Ii؛ و شوێنی بەتاڵی VI، VFA و VPb)، کە بە هۆکاری سەرەکی دادەنرێت. کە دەبنە هۆی تێکچوونی قۆناغی ئاستی ئەتۆمی و وزە لە وێنەی 1b و خشتەی تەواوکەری 1 دا نیشان دراون. ئەوەی جێگای سەرنجە، هەموو کەموکوڕییەکان بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغی α-δ کەم ناکەنەوە (شێوەی 1b). ئێمە پێمان وایە کە ئەو کەموکوڕیانەی کە هەم وزەی دروستبوونیان نزمە و هەم بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغی α-δ کەمترە بە زیانبەخش دادەنرێت بۆ سەقامگیری قۆناغەکان. وەک پێشتر ڕاپۆرت کراوە، ڕووکارە دەوڵەمەندەکان بە سرکە بە گشتی بە کاریگەر دادەنرێت بۆ فۆرمامیدین PSC27. بۆیە، ئێمە سەرنج دەخەینە سەر ڕووی (100) کە بە PbI2 کۆتایی هاتووە لە ژێر بارودۆخی دەوڵەمەند بە سرکە. وزەی دروستبوونی کەموکوڕی کەموکوڕیەکانی خاڵە ناوەکییەکانی ڕووکار لە وێنەی 1c و خشتەی تەواوکەری 1 دا نیشان دراوە. بە پشتبەستن بە بەربەستی وزە (EB) و وزەی دروستبوونی گواستنەوەی قۆناغ (FE)، ئەم کەموکوڕیانە پۆلێن دەکرێن بۆ سێ جۆر. جۆری I (EB-high FE نزم): هەرچەندە IPb، VFA و VPb بە شێوەیەکی بەرچاو بەربەستی وزە بۆ گواستنەوەی قۆناغەکان کەمدەکەنەوە، بەڵام وزەی دروستبوونیان بەرزە. بۆیە ئێمە پێمان وایە ئەم جۆرە کەموکوڕیانە کاریگەرییەکی سنوورداریان لەسەر گواستنەوەی قۆناغەکان هەیە چونکە بە دەگمەن دروست دەبن. جۆری II (EB بەرز): بەهۆی باشتربوونی بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغی α-δ، کەموکوڕیەکانی دژە شوێن PbI، IFA و PbFA زیان بە سەقامگیری قۆناغی α-FAPbI3 perovskite ناگەیەنن. جۆری III (EB نزم-FE نزم): کەموکوڕیەکانی VI، Ii و Pbi کە وزەی دروستبوونیان تاڕادەیەک نزمە دەتوانن ببنە هۆی تێکچوونی قۆناغی ڕەش. بە تایبەتی بە لەبەرچاوگرتنی کەمترین FE و EB VI، ئێمە پێمان وایە کە کاریگەرترین ستراتیژی کەمکردنەوەی پۆستە بەتاڵەکانی I یە.
بۆ کەمکردنەوەی VI، ئێمە چینێکی چڕمان لە PbC2O4 پەرەپێدا بۆ باشترکردنی ڕووی FAPbI3. بە بەراورد لەگەڵ پاسیڤەتەرەکانی خوێی هالیدی ئۆرگانیک وەکو فینێل ئیتیلامۆنیۆم یۆداید (PEAI) و n-ئۆکتیلامۆنیۆم یۆداید (OAI)، PbC2O4 کە هیچ ئایۆنێکی هالۆجینی جووڵاوی تێدا نییە، لە ڕووی کیمیاییەوە جێگیرە، لە ئاودا ناتوێتەوە و بە ئاسانی ناچالاک دەبێت لە کاتی هاندانیدا. جێگیرکردنی باشی شێی ڕووکار و کێڵگەی کارەبایی پەرۆڤسکایت. توانای تواوەیی PbC2O4 لە ئاودا تەنها 0.00065 گم/لیترە، کە تەنانەت کەمترە لە تواوەیی PbSO428. لەوەش گرنگتر، دەتوانرێت چینە چڕ و یەکسانەکانی LOS بە نەرمی لەسەر فیلمەکانی پەرۆڤسکایت ئامادە بکرێت بە بەکارهێنانی کارلێکەکانی لە شوێنی خۆیدا (بڕوانە خوارەوە). ئێمە ھاوشێوەکردنی DFT ی پەیوەندی نێوان FAPbI3 و PbC2O4مان ئەنجامدا وەک لە وێنەی تەواوکەری 1 دا نیشان دراوە. خشتەی تەواوکەری 2 وزەی دروستبوونی کەموکوڕی دوای دەرزی LOS دەخاتە ڕوو. ئێمە بۆمان دەرکەوت کە LOS نەک تەنها وزەی دروستبوونی کەموکوڕیەکانی VI بە ڕێژەی 0.69-1.53 ​​eV زیاد دەکات (شێوەی 1d)، بەڵکو وزەی چالاککردنی I لە ڕووی کۆچکردن و ڕووی دەرچوون زیاد دەکات (شێوەی 1e). لە قۆناغی یەکەمدا ئایۆنەکانی I بە درێژایی ڕووی پەرۆڤسکایت کۆچ دەکەن، ئایۆنەکانی VI لە شوێنی تۆڕدا بەجێدەهێڵن کە بەربەستێکی وزەی 0.61 eV یە. دوای هێنانەکایەی LOS، بەهۆی کاریگەری بەربەستی ستێریک، وزەی چالاککردن بۆ کۆچی ئایۆنەکانی I زیاد دەکات بۆ... 1.28 eV. لە کاتی کۆچی ئایۆنەکانی I کە ڕووی پەرۆڤسکایت بەجێدەهێڵن، بەربەستی وزە لە VOCدا بەرزترە لە نمونەی کۆنترۆڵ (شێوەی 1e). دیاگرامە نەخشەییەکانی ڕێڕەوی کۆچی ئایۆنی I لە کۆنتڕۆڵ و LOS FAPbI3 بە ڕێککەوت لە وێنەی 1 f و g دا نیشان دراوە. ئەنجامەکانی ھاوشێوەکردن نیشان دەدەن کە LOS دەتوانێت ڕێگری بکات لە دروستبوونی کەموکوڕیەکانی VI و ھەڵمژینی I، بەمەش ڕێگری لە ناوکبوونی گواستنەوەی قۆناغی α بۆ δ دەکات.
کارلێکی نێوان ترشی ئۆکسالیک و FAPbI3 پەرۆڤسکایت تاقیکرایەوە. پاش تێکەڵکردنی گیراوەکانی ترشی ئۆکسالیک و FAPbI3، بڕێکی زۆر لە ڕەشبووی سپی دروست بوو، وەک لە وێنەی تەواوکەری 2 دا نیشان دراوە. بەرهەمی پاودەرەکە وەک مادەی پاکی PbC2O4 دەستنیشان کرا بە بەکارهێنانی پەرشوبڵاوی تیشکی ئێکس (XRD) (شێوەی تەواوکەر 3) و سپێکترۆسکۆپی ژێر سووری گۆڕینی فۆریێ (FTIR) (شێوەی تەواوکەری 4). ئێمە بۆمان دەرکەوت کە ترشی ئۆکسالیک زۆر لە ئایزۆپرۆپیل ئەلکهول (IPA) لە پلەی گەرمی ژووردا دەتوێتەوە لەگەڵ تواوەیی نزیکەی 18 میلیگرام/میلی لیتر، وەک لە وێنەی تەواوکەری 5 دا نیشان دراوە. ئەمە پرۆسێسی دواتر ئاسانتر دەکات چونکە IPA، وەک توێنەرێکی پاسیڤاسیۆنی باو، زیان بە چینە پەرۆڤسکایتەکە ناگەیەنێت لە ماوەی کورتدا29. بۆیە بە نوقمکردنی فیلمی پەرۆڤسکایت لە گیراوەی ترشی ئۆکسالیک یان پۆشینی گیراوەی ترشی ئۆکسالیک لەسەر پەرۆڤسکایت، دەتوانرێت بە خێرایی PbC2O4 تەنک و چڕ لەسەر ڕووی فیلمی پێرۆڤسکایت بەدەست بهێنرێت بەپێی ئەم هاوکێشە کیمیاییەی خوارەوە: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. دەتوانرێت FAI لە IPA بتوێتەوە و بەم شێوەیە لە کاتی چێشت لێناندا لاببرێت. ئەستووری LOS دەتوانرێت بە کاتی کارلێککردن و چڕیی پێشەکی کۆنتڕۆڵ بکرێت.
وێنەکانی مایکرۆسکۆپی ئەلکترۆنی سکانکردن (SEM)ی فیلمەکانی پەرۆڤسکایتی کۆنترۆڵ و LOS لە وێنەکانی 2a،b دا نیشان دراون. ئەنجامەکان دەریدەخەن کە مۆرفۆلۆژیای ڕووی پەرۆڤسکایت بە باشی پارێزراوە، و ژمارەیەکی زۆر لە گەردیلە وردەکان لەسەر ڕووی دانەوێڵە دانراون، کە دەبێت نوێنەرایەتی چینێکی PbC2O4 بکات کە بەهۆی کارلێکی لە شوێنی خۆیدا دروست بووە. فیلمی پەرۆڤسکایتی LOS ڕوویەکی کەمێک نەرمتری هەیە (شێوەی تەواوکەر ٦) و گۆشەی بەرکەوتنی ئاوی گەورەترە بە بەراورد بە فیلمی کۆنترۆڵ (شێوەی تەواوکەر ٧). وردبینی ئەلکترۆنی گواستنەوەی تەڕادەیی بە ڕوونی بەرز (HR-TEM) بەکارهات بۆ جیاکردنەوەی چینە ڕووکاری بەرهەمەکە. بە بەراورد لەگەڵ فیلمی کۆنترۆڵ (شێوەی 2c)، چینێکی تەنک و یەکسان و چڕ بە ئەستووری نزیکەی 10 نانۆمەتر بە ڕوونی لەسەرەوەی پەرۆڤسکایتی LOS دیارە (شێوەی 2d). بە بەکارهێنانی وردبینی ئەلکترۆنی سکانکردنی مەیدانی تاریکی گۆشە بەرزی بازنەیی (HAADF-STEM) بۆ پشکنینی ڕووکاری نێوان PbC2O4 و FAPbI3، بوونی ناوچە بلورییەکانی FAPbI3 و ناوچە بێ شێوەکانی PbC2O4 دەتوانرێت بە ڕوونی چاودێری بکرێت (شێوەی تەواوکەر 8). پێکهاتەی ڕووی پەرۆڤسکایت دوای چارەسەرکردنی ترشی ئۆکسالیک بە پێوانەکانی سپێکترۆسکۆپی فۆتۆئێلکترۆنی تیشکی ئێکس (XPS) تایبەتمەند کرا، وەک لە وێنەکانی 2e–g دا نیشان دراوە. لە وێنەی 2e دا، لوتکەی C 1s لە دەوروبەری 284.8 eV و 288.5 eV سەر بە سیگناڵە تایبەتەکانی CC و FAن، بە ڕێککەوت. بە بەراورد لەگەڵ پەردەی کۆنترۆڵ، پەردەی LOS لوتکەیەکی زیادەی لە 289.2 eV نیشان دا، کە دەگەڕێتەوە بۆ C2O42-. سپێکتریمی O 1s ی پەرۆڤسکایتی LOS سێ لوتکەی O 1s جیاواز لە ڕووی کیمیاییەوە لە 531.7 eV، 532.5 eV، و 533.4 eV نیشان دەدات، کە هاوتایە لەگەڵ COO بێ پرۆتۆن، C=O ی گروپە ئۆکسالاتی تەواو 30 و ئەتۆمەکانی O ی پێکهاتەی OH (شێوەی 2e). )). بۆ نمونەی کۆنترۆڵ، تەنها لوتکەیەکی بچووکی O 1s بینرا، کە دەتوانرێت بگەڕێنرێتەوە بۆ ئۆکسجینی کیمیایی هەڵمژراو لەسەر ڕووی زەوی. تایبەتمەندیەکانی پەردەی کۆنترۆڵکردنی Pb 4f7/2 و Pb 4f5/2 بە ڕێککەوت لە 138.4 eV و 143.3 eV هەڵکەوتوون. ئێمە تێبینیمان کرد کە پەرۆڤسکایتی LOS گۆڕانکاری لە لوتکەی Pb نیشان دەدات کە نزیکەی 0.15 eV بەرەو وزەی بەستنەوەی بەرزترە، ئەمەش ئاماژەیە بۆ کارلێکی بەهێزتر لە نێوان ئەتۆمەکانی C2O42- و Pb (شێوەی 2g).
a وێنەکانی SEM لە فیلمەکانی کۆنترۆڵ و b LOS پەرۆڤسکایت، دیمەنی سەرەوە. c مایکرۆسکۆپی ئەلکترۆنی گواستنەوەی بڕبڕەیی بە ڕوونی بەرز (HR-TEM)ی فیلمەکانی کۆنترۆڵ و d LOS پەرۆڤسکایت. XPS بە ڕوونی بەرزی فیلمەکانی e C 1s، f O 1s و g Pb 4f فیلمەکانی پەرۆڤسکایت. داتا سەرچاوەییەکان لە شێوەی فایلەکانی داتا سەرچاوەییەکان دابین دەکرێن.
بەپێی ئەنجامەکانی DFT، لە ڕووی تیۆریەوە پێشبینی دەکرێت کە کەموکوڕیەکانی VI و کۆچی I بە ئاسانی دەبنە هۆی گواستنەوەی قۆناغ لە α بۆ δ. ڕاپۆرتەکانی پێشوو دەریانخستووە کە I2 بە خێرایی لە فیلمەکانی پێرۆڤسکایتی بنەمای PC لە کاتی فۆتۆئیمێرشندا ئازاد دەکرێت دوای بەرکەوتنی فیلمەکان بە ڕووناکی و فشاری گەرمی31،32،33. بۆ پشتڕاستکردنەوەی کاریگەری جێگیرکەری ئۆکسالاتی سرکە لەسەر قۆناغی α ی پەرۆڤسکایت، ئێمە فیلمی پەرۆڤسکایتی کۆنترۆڵ و LOSمان نوقم کرد لە شووشەی شووشەی شەفاف کە تۆلۆینیان تێدابوو، بە ڕێککەوت، و پاشان تیشکمان دا بە 1 تیشکی خۆر بۆ ماوەی 24 سەعات. ئێمە هەڵمژینی تیشکی سەروو بنەوشەیی و بینراو (UV-Vis)مان پێوانە کرد. ) گیراوەی تۆلۆین، وەک لە وێنەی 3a دا نیشان دراوە. بە بەراورد لەگەڵ نمونەی کۆنترۆڵ، چڕی مژینی I2 زۆر کەمتر لە حاڵەتی LOS-پێرۆڤسکایتدا بینرا، ئەمەش ئاماژەیە بۆ ئەوەی کە LOSی کۆمپاکت دەتوانێت ڕێگری بکات لە دەردانی I2 لە فیلمی پێرۆڤسکایت لە کاتی نوقمکردنی ڕووناکیدا. وێنەی فیلمەکانی کۆنترۆڵی تەمەندار و فیلمەکانی پەرۆڤسکایتی LOS لە ئینستێتەکانی وێنەکانی 3b و c دا نیشان دراون. هێشتا پەرۆڤسکایتی LOS ڕەشە، لەکاتێکدا زۆربەی فیلمی کۆنترۆڵ زەرد بووە. سپێکتری مژینی UV-بینراوی فیلمی نوقمکراو لە وێنەکانی 1 دا نیشان دراوە. 3ب، ج. ئێمە تێبینیمان کرد کە مژینی هاوتای α لە فیلمی کۆنترۆڵدا بە ڕوونی کەم بووەتەوە. پێوانەکردنی تیشکی ئێکس ئەنجامدرا بۆ بەڵگەنامەکردنی پەرەسەندنی پێکهاتەی بلوری. دوای 24 کاتژمێر لە ڕووناککردنەوە، پەرۆڤسکایتی کۆنترۆڵ سیگناڵێکی بەهێزی زەردی قۆناغی δ (11.8°)ی نیشان دا، لە کاتێکدا پێرۆڤسکایتی LOS هێشتا قۆناغێکی ڕەشی باشی پاراست (شێوەی 3d).
سپێکتری مژینی بینراوی تیشکی سەروو بنەوشەیی گیراوەی تۆلۆین کە فیلمی کۆنترۆڵ و فیلمی LOS لە ژێر 1 تیشکی خۆردا بۆ ماوەی 24 کاتژمێر نوقم کران. لە ئینستێتەکەدا کوپێک نیشان دەدات کە هەر فیلمێک لەناو قەبارەیەکی یەکسان لە تۆلۆیندا نوقم بووە. b سپێکتری مژینی UV-Vis لە فیلمی کۆنترۆڵ و c فیلمی LOS پێش و دوای 24 سەعات لە نوقمکردن لە ژێر 1 تیشکی خۆر. لە ئینستێتەکەدا وێنەی فیلمی تاقیکردنەوەکە نیشان دراوە. d شێوازەکانی پەرشوبڵاوی تیشکی ئێکس لە فیلمەکانی کۆنترۆڵ و LOS پێش و دوای 24 سەعات لە بەرکەوتن. وێنەی SEM ی فیلمی کۆنترۆڵ e و فیلمی f LOS دوای 24 کاتژمێر لە بەرکەوتن. داتا سەرچاوەییەکان لە شێوەی فایلەکانی داتا سەرچاوەییەکان دابین دەکرێن.
ئێمە پێوانەکانی وردبینی ئەلکترۆنی سکانکردن (SEM)مان ئەنجامدا بۆ چاودێریکردنی گۆڕانکارییە وردە پێکهاتەییەکانی فیلمی پەرۆڤسکایت دوای 24 کاتژمێر لە ڕووناککردنەوە، وەک لە وێنەکانی 3e,f دا نیشان دراوە. لە فیلمی کۆنترۆڵدا، دانەوێڵە گەورەکان لەناوچوون و بوون بە دەرزی بچووک، کە هاوتا بوو لەگەڵ مۆرفۆلۆژیای بەرهەمی قۆناغی δ FAPbI3 (شێوەی 3e). بۆ فیلمەکانی LOS، دانەوێڵەکانی پەرۆڤسکایت لە دۆخێکی باشدا دەمێننەوە (شێوەی 3f). ئەنجامەکان پشتڕاستیان کردەوە کە لەدەستدانی I بە شێوەیەکی بەرچاو دەبێتە هۆی گواستنەوە لە قۆناغی ڕەشەوە بۆ قۆناغی زەرد، لە کاتێکدا PbC2O4 قۆناغی ڕەش جێگیر دەکات، ڕێگری دەکات لە لەدەستدانی I. بەو پێیەی چڕی شوێنی بەتاڵ لە ڕووی دانەوێڵە زۆر زیاترە لە چاو بەشە گەورەکەی دانەوێڵە،34 ئەم قۆناغە ئەگەری زیاترە لە ڕووی دانەوێڵەدا ڕووبدات. لە یەک کاتدا یۆد ئازاد دەکات و VI دروست دەکات. وەک پێشبینی کراوە لەلایەن DFT، LOS دەتوانێت ڕێگری بکات لە دروستبوونی کەموکوڕی VI و ڕێگری بکات لە کۆچی ئایۆنەکانی I بۆ ڕووی پەرۆڤسکایت.
سەرەڕای ئەوەش، کاریگەری چینە PbC2O4 لەسەر بەرگری شێی فیلمەکانی پەرۆڤسکایت لە هەوای بەرگەهەوادا (شڕی ڕێژەیی 30-60%) لێکۆڵینەوەی لەسەر کرا. وەک لە وێنەی تەواوکەری ٩ دا نیشان دراوە، پەرۆڤسکایتی LOS دوای ١٢ ڕۆژ هێشتا ڕەش بوو، لە کاتێکدا فیلمی کۆنترۆڵ زەرد بوو. لە پێوانەکانی XRD، فیلمی کۆنترۆڵ لوتکەیەکی بەهێز لە 11.8° نیشان دەدات کە هاوتایە لەگەڵ قۆناغی δ ی FAPbI3، لە کاتێکدا پەرۆڤسکایتی LOS قۆناغی α ڕەش بە باشی دەهێڵێتەوە (شێوەی تەواوکەر 10).
بۆ لێکۆڵینەوە لە کاریگەری پاسیڤکردنی ئۆکسالاتی سرکە لەسەر ڕووی پەرۆڤسکایت، فۆتۆلۆمینەسەنسی دۆخی جێگیر (PL) و فۆتۆلۆمینەسەنسی کات-چارەسەرکراو (TRPL) بەکارهێنران. لە وێنەی 4a دا نیشان دەدات کە فیلمی LOS چڕی PL زیاد کردووە. لە وێنەی نەخشەسازی PL، چڕی فیلمی LOS لەسەر تەواوی ڕووبەری 10 × 10 میکرۆمتر زیاترە لە فیلمی کۆنترۆڵ (شێوەی تەواوکەر 11)، ئەمەش ئاماژەیە بۆ ئەوەی کە PbC2O4 بە شێوەیەکی یەکسان فیلمی پەرۆڤسکایت پاسیڤ دەکات. تەمەنی هەڵگرەکە بە نزیککردنەوەی خراپبوونی TRPL بە تاکە ئەرکێکی ڕیزبەندی دیاری دەکرێت (شێوەی 4b). تەمەنی هەڵگری فیلمی LOS 5.2 میکرۆ چرکە، کە زۆر درێژترە لە فیلمی کۆنترۆڵ کە تەمەنی هەڵگری 0.9 میکرۆ چرکە، ئەمەش ئاماژەیە بۆ کەمبوونەوەی پێکەوەگرتنەوەی ناتیشکدەری ڕووکار.
PL ی دۆخی جێگیر و سپێکتری b ی PL کاتی فیلمەکانی پەرۆڤسکایت لەسەر ژێرخانە شووشەییەکان. c کێوی SP ی ئامێرەکە (FTO/TiO2/SnO2/پێرۆڤسکایت/سپایرۆ-OMeTAD/Au). d سپێکتریمی EQE و سپێکتریمی EQE Jsc لە کارامەترین ئامێرەوە یەکخراوە. d وابەستەیی توندی ڕووناکی ئامێرێکی پەرۆڤسکایت بە دیاگرامی Voc. شیکاری ئاسایی MKRC بە بەکارهێنانی ئامێری کونە پاکەکانی ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au. VTFL زۆرترین ڤۆڵتیەی پڕکردنەوەی تەڵەیە. لەم داتایانەوە چڕی تەڵەکانمان (Nt) حیسابی کرد. داتا سەرچاوەییەکان لە شێوەی فایلەکانی داتا سەرچاوەییەکان دابین دەکرێن.
بۆ لێکۆڵینەوە لە کاریگەری چینە ئۆکسالاتی سرکە لەسەر کارایی ئامێرەکە، پێکهاتەی بەرکەوتنی تەقلیدی FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au بەکارهات. ئێمە کلۆریدی فۆرمامیدین (FACl) وەک زیادکەرێک بۆ پێشەکی پەرۆڤسکایت بەکاردەهێنین لەبری هایدرۆکلۆرایدی میتیلامین (MACl) بۆ بەدەستهێنانی کارایی باشتری ئامێرەکە، لەبەرئەوەی FACl دەتوانێت کوالیتی بلوری باشتر دابین بکات و خۆی لە بۆشایی باندەکەی FAPbI335 دوور بخاتەوە (بۆ بەراوردکردنی ورد سەیری وێنە تەواوکەرەکانی 1 و 2 بکە). ). 12-14). IPA وەک دژە توێنەر هەڵبژێردرا چونکە کوالیتی بلوری باشتر و ئاراستەکردنی پەسەندکراو لە فیلمەکانی پەرۆڤسکایتدا دابین دەکات بە بەراورد لەگەڵ دیئێتیل ئیتەر (DE) یان کلۆرۆبێنزین (CB)36 (شێوەی تەواوکەری 15 و 16). ئەستووری PbC2O4 بە وردی باشتر کرا بۆ هاوسەنگکردنی پاسیڤکردنی کەموکوڕی و گواستنەوەی بارگە بە ڕێکخستنی چڕیی ترشی ئۆکسالیک (شێوەی تەواوکەر 17). وێنەی SEM بڕبڕەیی ئامێرەکانی کۆنترۆڵ و LOS باشتر لە وێنەی تەواوکەری 18 دا نیشان دراون. کێشەکانی چڕی کارەبای ئاسایی (CD) بۆ ئامێرەکانی کۆنترۆڵ و LOS لە وێنەی 4c دا نیشان دراون، و پارامێتەرەکانی دەرهێنراو لە خشتەی تەواوکەری 3 دا هاتووە. زۆرترین کارایی گۆڕینی هێز (PCE) خانەکانی کۆنترۆڵ 23.43% (22.94%)، Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2)، Voc 1.16 V (1.16 V) و سکانی پێچەوانە (پێشەوە). فاکتەری پڕکردنەوە (FF) 78.40% (76.69%) یە. زۆرترین PCE LOS PSC 25.39% (24.79%)، Jsc 25.77 mA cm-2، Voc 1.18 V، FF 83.50% (81.52%) لە پێچەوانەوە (Forward Scan to). ئامێری LOS ئەدای فۆتۆڤۆڵتایکی بڕوانامەدار بە ڕێژەی 24.92% لە تاقیگەیەکی فۆتۆڤۆڵتایکی لایەنی سێیەمی متمانەپێکراودا بەدەستهێنا (شێوەی تەواوکەری 19). کارایی کوانتەمی دەرەکی (EQE) Jsc ی یەکگرتووی 24.90 mA cm-2 (کۆنتڕۆڵ) و 25.18 mA cm-2 (LOS PSC) بەخشی، کە بە ڕێککەوتێکی باش بوو لەگەڵ Jsc کە لە سپێکتریمی ستانداردی AM 1.5 G پێوراوە (شێوەی .4d). ) . دابەشکردنی ئاماری PCE پێوراوەکان بۆ PSCی کۆنترۆڵ و LOS لە وێنەی تەواوکەری 20 دا نیشان دراوە.
وەک لە وێنەی 4e دا نیشان دراوە، پەیوەندی نێوان Voc و چڕی ڕووناکی حیسابی بۆ کرا بۆ لێکۆڵینەوە لە کاریگەری PbC2O4 لەسەر پێکەوەگرتنەوەی ڕووکار بە یارمەتی تەڵە. مەودای هێڵی جێگیرکراو بۆ ئامێری LOS 1.16 kBT/sq یە، کە کەمترە لە مەودای هێڵی جێگیرکراو بۆ ئامێری کۆنترۆڵ (1.31 kBT/sq)، ئەمەش پشتڕاستی دەکاتەوە کە LOS بەسوودە بۆ ڕێگریکردن لە پێکەوەگرتنەوەی ڕووکار لەلایەن فێڵەکانەوە. ئێمە تەکنەلۆژیای سنووردارکردنی کارەبای بارگەی بۆشایی (SCLC) بەکاردەهێنین بۆ پێوانەکردنی چڕی کەموکوڕی فیلمی پەرۆڤسکایت بە شێوەیەکی چەندایەتی بە پێوانی تایبەتمەندی IV تاریکی ئامێرێکی کون (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) وەک لە وێنەکەدا نیشان دراوە. 4f پیشان بدە. چڕی تەڵەکە بە فۆرمۆلەی Nt = 2ε0εVTFL/eL2 حیسابی بۆ دەکرێت، کە ε نەگۆڕی دائێلکتریکی ڕێژەیی فیلمی پەرۆڤسکایتە، ε0 نەگۆڕی دائێلکتریکی بۆشاییە، VTFL ڤۆڵتیەی سنووردارە بۆ پڕکردنەوەی تەڵەکە، e بارگەیە، L ئەستووری فیلمی پێرۆڤسکایتە (650 نانۆمەتر). چڕی کەموکوڕی ئامێری VOC بە 1.450 × 1015 سم-3 حیسابی بۆ کراوە، کە کەمترە لە چڕی کەموکوڕی ئامێری کۆنترۆڵ کە 1.795 × 1015 سم-3 یە.
ئامێرە پاکەت نەکراوەکە لە زۆرترین خاڵی هێز (MPP) لە ژێر تیشکی تەواو لە ژێر نایترۆجیندا تاقیکرایەوە بۆ پشکنینی سەقامگیری کارکردنی درێژخایەنی (شێوەی 5a). دوای 550 کاتژمێر، ئامێری LOS هێشتا 92%ی زۆرترین کارایی خۆی پاراستبوو، لەکاتێکدا کارایی ئامێری کۆنترۆڵکردن بۆ 60%ی کارایی سەرەتایی خۆی دابەزیبوو. دابەشبوونی توخمەکان لە ئامێرە کۆنەکەدا بە سپێکترۆمێتری بارستەیی ئایۆنی لاوەکی کاتی فڕین (ToF-SIMS) پێوانە کرا (شێوەی 5b، c). کەڵەکەبوونی گەورەی یۆد لە ناوچەی سەرەوەی کۆنترۆڵکردنی زێڕدا دەبینرێت. مەرجەکانی پاراستنی گازی بێهێز هۆکارەکانی تێکدەری ژینگە وەک شێ و ئۆکسجین بەدەر دەکات، ئەمەش ئەوە پیشان دەدات کە میکانیزمە ناوخۆییەکان (واتە کۆچی ئایۆنەکان) بەرپرسیارن. بەپێی ئەنجامەکانی ToF-SIMS، ئایۆنەکانی I- و AuI2- لە ئەلکترۆدی Auدا دۆزرانەوە، کە ئاماژەیە بۆ بڵاوبوونەوەی I لە پەرۆڤسکایتەوە بۆ ناو Au. توندی سیگناڵی ئایۆنەکانی I- و AuI2- لە ئامێری کۆنترۆڵدا نزیکەی 10 هێندەی نمونەی VOC زیاترە. ڕاپۆرتەکانی پێشوو دەریانخستووە کە ڕژانی ئایۆن دەتوانێت ببێتە هۆی کەمبوونەوەی خێرای گواستنەوەی کونەکانی سپیرۆ-OMeTAD و ژەنگاویی کیمیایی چینە ئەلکترۆدی سەرەوە، بەمەش بەرکەوتنی نێوان ڕووکارەکان لە ئامێرەکەدا تێکدەدات37،38. ئەلکترۆدی Au لابرا و چینە سپیرۆ-OMeTAD لە ژێرخانەکە بە گیراوەی کلۆرۆبێنزین پاککرایەوە. پاشان ئێمە تایبەتمەندی فیلمەکەمان کرد بە بەکارهێنانی پەرشوبڵاوی تیشکی ئێکس لە ڕوودانی لەوەڕاندن (GIXRD) (شێوەی 5d). ئەنجامەکان دەریدەخەن کە فیلمی کۆنترۆڵ لوتکەی پەرشوبڵاوی ئاشکرای هەیە لە 11.8°، لە کاتێکدا هیچ لوتکەیەکی پەرشوبڵاوی نوێ لە نمونەی LOS دەرناکەوێت. ئەنجامەکان دەریدەخەن کە لەدەستدانی گەورەی ئایۆنەکانی I لە فیلمی کۆنترۆڵدا دەبێتە هۆی دروستبوونی قۆناغی δ، لە کاتێکدا لە فیلمی LOS ئەم پرۆسەیە بە ڕوونی ڕێگری لێدەکرێت.
575 کاتژمێر بەدواداچوونی بەردەوامی MPP بۆ ئامێرێکی مۆر نەکراو لە بەرگەهەوای نایترۆجین و 1 تیشکی خۆر بەبێ فلتەری UV. دابەشکردنی ToF-SIMS ئایۆنەکانی b I- و c AuI2- لە ئامێری کۆنترۆڵکردنی LOS MPP و ئامێری پیربوون. سێبەرەکانی زەرد و سەوز و پرتەقاڵی هاوتای Au و Spiro-OMeTAD و perovskiteن. d GIXRD ی فیلمی پەرۆڤسکایت دوای تاقیکردنەوەی MPP. داتا سەرچاوەییەکان لە شێوەی فایلەکانی داتا سەرچاوەییەکان دابین دەکرێن.
ڕێبەرایەتی وابەستە بە پلەی گەرمی پێوانە کرا بۆ پشتڕاستکردنەوەی ئەوەی کە PbC2O4 دەتوانێت کۆچی ئایۆنەکان ڕێگری بکات (شێوەی تەواوکەر 21). وزەی چالاککردن (Ea)ی کۆچی ئایۆنەکان بە پێوانەکردنی گۆڕانی ڕێبەرایەتی (σ)ی فیلمی FAPbI3 لە پلەی گەرمی جیاوازدا (T) و بەکارهێنانی پەیوەندی نێرنس-ئاینشتاین دیاری دەکرێت: σT = σ0exp(−Ea/kBT)، کە σ0 نەگۆڕە، kB نەگۆڕی بۆڵتزمانە. بەهای Ea لە مەودای ln(σT) لە بەرامبەر 1/T بەدەست دەهێنین، کە 0.283 eV بۆ کۆنترۆڵ و 0.419 eV بۆ ئامێری LOS.
بە کورتی، ئێمە چوارچێوەیەکی تیۆری بۆ دیاریکردنی ڕێڕەوی تێکچوونی پەرۆڤسکایتی FAPbI3 و کاریگەری کەموکوڕییە جیاوازەکان لەسەر بەربەستی وزەی گواستنەوەی قۆناغی α-δ دابین دەکەین. لە نێو ئەم کەموکوڕیانەدا، کەموکوڕیەکانی VI لە ڕووی تیۆریەوە پێشبینی دەکرێن کە بە ئاسانی ببنە هۆی گواستنەوەی قۆناغ لە α بۆ δ. چینێکی چڕی PbC2O4 کە لە ئاودا نەتواوە و لە ڕووی کیمیاییەوە جێگیرە دەخرێتە ناوەوە بۆ جێگیرکردنی قۆناغی α ی FAPbI3 بە ڕێگریکردن لە دروستبوونی شوێنی بەتاڵی I و کۆچی ئایۆنەکانی I. ئەم ستراتیژە بە شێوەیەکی بەرچاو پێکەوەگرێدانی ناتیشکدەری نێوان ڕووکارەکان کەمدەکاتەوە، کارایی خانە خۆرەکان زیاد دەکات بۆ 25.39%، و سەقامگیری کارکردن باشتر دەکات. ئەنجامەکانمان ڕێنمایی دەدەن بۆ بەدەستهێنانی فۆرمامیدین PSCی کارا و جێگیر بە ڕێگریکردن لە گواستنەوەی قۆناغی α بۆ δ کە بەهۆی کەموکوڕیەوە هێنراوە.
ئایزۆپرۆپۆکسیدی تیتانیۆم(IV) (TTIP، 99.999%) لە سیگما-ئاڵدریچ کڕدرا. ترشی هایدرۆکلۆریک (HCl، 35.0–37.0%) و ئیتانۆل (بێ ئاو) لە پیشەسازی کیمیایی گوانگژۆ کڕدراون. SnO2 (15 wt% پەرشوبڵاوی کۆلۆیداڵی ئۆکسیدی قەڵەوی (IV)) لە ئەلفا ئایسار کڕدرا. یۆدایدی سرکە(II) (PbI2، 99.99%) لە کۆمپانیای TCI شەنگەهای (چین) کڕدرا. فۆرمامیدین یۆداید (FAI، ≥99.5%)، فۆرمامیدین کلۆرید (FACl، ≥99.5%)، میتیلامین هایدرۆکلۆراید (MACl، ≥99.5%)، 2،2'،7،7'-تێتراکیس-(N، N-di-p) )-میتۆکسیانیلین)-9،9'-سپایرۆبیفلۆرین (Spiro-OMeTAD، ≥99.5%)، لیتیۆم بیس(تریفلۆرۆمیتان)سولفۆنیلیمید (Li-TFSI، 99.95%)، 4-تێرت -بوتیلپیریدین (tBP، 96%) لە کۆمپانیای تەکنەلۆژیای ڕووناکی پۆلیمر شیان (چین) کڕدرا. N،N-dimethylformamide (DMF، 99.8%)، دیمیثیل سەلفۆکساید (DMSO، 99.9%)، ئایزۆپرۆپیل ئەلکهول (IPA، 99.8%)، کلۆرۆبێنزین (CB، 99.8%)، ئەسیتۆنیتڕیل (ACN). لە کۆمپانیای سیگما-ئاڵدریچ کڕدراوە. ترشی ئۆکسالیک (H2C2O4، 99.9%) لە ماکلین کڕدرا. هەموو ماددە کیمیاییەکان وەک وەرگیراو بەکارهێنران بەبێ هیچ گۆڕانکارییەکی تر.
ژێرخانەکانی ITO یان FTO (1.5 × 1.5 سم2) بە سۆنەر پاککرانەوە بە پاککەرەوە، ئەسیتۆن و ئیتانۆل بۆ ماوەی 10 خولەک، بە ڕێککەوت، و پاشان لە ژێر ڕژێمی نایترۆجیندا وشککرانەوە. چینێکی چڕ و پڕی بەربەستی TiO2 لەسەر ژێرخانێکی FTO دانرا بە بەکارهێنانی گیراوەی تیتانیۆم دی ئایزۆپرۆپۆکسیبیس (ئەسیتیلاسیتۆنات) لە ئیتانۆل (1/25، v/v) کە لە پلەی گەرمی 500 °C بۆ ماوەی 60 خولەک دانرا. پەرشوبڵاوی کۆلۆیداڵی SnO2 بە ئاوی بێ ئایۆن بە ڕێژەی قەبارەی 1:5 شلکرایەوە. لەسەر زەوییەکی پاک کە بە ئۆزۆنی سەروو بنەوشەیی بۆ ماوەی ٢٠ خولەک چارەسەر کراوە، فیلمێکی تەنک لە نانۆگەردیلەکانی SnO2 بە خێرایی ٤٠٠٠ خولەک لە خولەکێکدا بۆ ماوەی ٣٠ چرکە دانرا و پاشان لە پلەی گەرمی ١٥٠ پلەی سەدی بۆ ماوەی ٣٠ خولەک پێش گەرمکرا. بۆ گیراوەی پێشەکی پێرۆڤسکایت، 275.2 میلیگرام FAI، 737.6 میلیگرام PbI2 و FACl (20 مۆڵ%) لە توێنەرەوەی تێکەڵاوی DMF/DMSO (15/1)دا تواوەتەوە. چینە پەرۆڤسکایتەکە بە سەنتەرفۆجکردنی 40 میکرۆلیتر گیراوەی پێشەکی پێرۆڤسکایت لەسەر چینە SnO2ی چارەسەرکراوی ئۆزۆنی تیشکی سەروو بنەوشەیی بە خێرایی 5000 خولەک لە خولەکێکدا لە هەوای دەوروبەر بۆ ماوەی 25 چرکە ئامادەکرا. 5 چرکە دوای دواجار، 50 میکرۆلیتر گیراوەی MACl IPA (4 میلیگرام/میلی لیتر) بە خێرایی کەوتە سەر ژێرخانەکە وەک دژە توێنەر. پاشان، فیلمە تازە ئامادەکراوەکان لە پلەی گەرمی 150 پلەی سەدی بۆ ماوەی 20 خولەک و پاشان لە پلەی گەرمی 100 پلەی سەدی بۆ ماوەی 10 خولەک گەرمکرانەوە. پاش ساردکردنەوەی فیلمی پەرۆڤسکایت بۆ پلەی گەرمی ژوور، گیراوەی H2C2O4 (1، 2، 4 میلیگرام تواوەتەوە لە 1 مل IPA) بە 4000 خولەک لە خولەکێکدا بۆ ماوەی 30 چرکە سەنتەرفۆج کرا بۆ پاسیڤکردنی ڕووی پەرۆڤسکایت. گیراوەیەکی سپیرۆ-OMeTAD کە بە تێکەڵکردنی 72.3 میلیگرام سپیرۆ-OMeTAD، 1 مل CB، 27 میکرۆلیتر tBP و 17.5 میکرۆلیتر Li-TFSI (520 میلیگرام لە 1 مل ئەسیتۆنیتڕیل) ئامادەکرابوو، بە خولگە پۆشرا لەسەر فیلمەکە بە خێرایی 4000 خولەک لە خولەکێکدا لە ماوەی 30 چرکەدا. لە کۆتاییدا، چینێکی Au بە ئەستووری 100 نانۆمەتر لە بۆشاییدا بە ڕێژەی 0.05 نانۆمەتر/چرکە (0~1 نانۆمەتر)، 0.1 نانۆمەتر/چرکە (2~15 نانۆمەتر) و 0.5 نانۆمەتر/چرکە (16~100 نانۆمەتر) بەهەڵم کرا. ).
ئەدای SC ی خانە خۆرەکانی پەرۆڤسکایت بە بەکارهێنانی کیسلی 2400 مەتر لە ژێر ڕووناکی ھاوشێوەکاری خۆر (SS-X50) بە توندی ڕووناکی 100 mW/cm2 پێوانە کرا و بە بەکارهێنانی خانە خۆری سیلیکۆنی ستانداردی قەبارەکراو پشتڕاستکرایەوە. مەگەر بە پێچەوانەوە ئاماژە نەکرێت، کێشەکانی SP لە سندوقی دەستکێشی پڕ لە نایترۆجین لە پلەی گەرمی ژووردا (~25 پلەی سەدی) لە دۆخی سکانکردنی پێشەوە و دواوە (هەنگاوی ڤۆڵتیە 20 میلی ڤۆڵت، کاتی دواکەوتن 10 میلی سێکانت) پێوانە کران. ماسکی سێبەر بەکارهات بۆ دیاریکردنی ڕووبەرێکی کاریگەر کە 0.067 سم2 بوو بۆ PSCی پێوراو. پێوانەکانی EQE لە هەوای دەوروبەردا ئەنجامدرا بە بەکارهێنانی سیستەمی PVE300-IVT210 (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) لەگەڵ ڕووناکی تاکڕەنگ کە لەسەر ئامێرەکە چڕکرابووەوە. بۆ سەقامگیری ئامێرەکە، تاقیکردنەوەی خانە خۆرەکانی کەپسول نەکراو لەناو سندوقی دەستکێشی نایترۆجین بە پەستانی 100 میلیوات/سم2 بەبێ فلتەری سەروو بنەوشەیی ئەنجامدرا. ToF-SIMS بە بەکارهێنانی PHI nanoTOFII کاتی فڕین SIMS دەپێورێت. پرۆفایلی قووڵی بە بەکارهێنانی دەمانچەی ئایۆنی Ar 4 کیلۆڤۆڵت بەدەست هات کە ڕووبەرەکەی 400×400 میکرۆمتر بوو.
پێوانەکانی سپێکترۆسکۆپی فۆتۆئێلکترۆنی تیشکی ئێکس (XPS) لەسەر سیستەمی زانستی Thermo-VG (ESCALAB 250) بە بەکارهێنانی Al Kα تاکڕەنگ (بۆ دۆخی XPS) بە پەستانی 5.0 × 10-7 Pa ئەنجامدرا. وردبینی ئەلکترۆنی سکانکردن (SEM) لەسەر سیستەمی JEOL-JSM-6330F ئەنجامدرا. مۆرفۆلۆژیای ڕووکار و زبری فیلمەکانی پێرۆڤسکایت بە بەکارهێنانی وردبینی هێزی ئەتۆمی (AFM) (Bruker Dimension FastScan) پێوانە کرا. STEM و HAADF-STEM لە FEI Titan Themis STEM بەڕێوەدەچن. سپێکتری مژینی UV–Vis بە بەکارهێنانی UV-3600Plus (Shimadzu Corporation) پێوانە کرا. کارەبای سنووردارکردنی بارگەی بۆشایی (SCLC) لەسەر مەترێکی کیسلی 2400 تۆمارکرا. فۆتۆلۆمینەسەنسی دۆخی جێگیر (PL) و فۆتۆلۆمینەسەنسی کات-چارەسەرکراو (TRPL)ی خراپبوونی تەمەنی هەڵگر بە بەکارهێنانی سپێکترۆمێتری فۆتۆلۆمینەسەنسی FLS 1000 پێوانە کرا. وێنەکانی نەخشەسازی PL بە بەکارهێنانی سیستەمی Horiba LabRam Raman HR Evolution پێوانە کران. سپێکترۆسکۆپی ژێر سووری گۆڕینی فۆریێ (FTIR) بە بەکارهێنانی سیستەمی Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650 ئەنجامدرا.
لەم کارەدا، ئێمە شێوازی نمونەگرتنی ڕێڕەوی SSW بەکاردەهێنین بۆ لێکۆڵینەوە لە ڕێڕەوی گواستنەوەی قۆناغ لە قۆناغی α بۆ قۆناغی δ. لە شێوازی SSW دا، جووڵەی ڕووی وزەی پۆتانسێل بە ئاراستەی دۆخی نەرمی هەڕەمەکی (وەرگیراوی دووەم) دیاری دەکرێت، کە ڕێگە بە لێکۆڵینەوەیەکی ورد و بابەتیانە دەدات لە ڕووی وزەی پۆتانسێل. لەم کارەدا، نمونەگرتنی ڕێڕەو لەسەر سوپەرسێلێکی 72 ئەتۆمی ئەنجام دەدرێت، و زیاتر لە 100 جووتە باری سەرەتایی/کۆتایی (IS/FS) لە ئاستی DFT کۆدەکرێنەوە. بە پشتبەستن بە کۆمەڵە داتا جووتەکانی IS/FS، دەتوانرێت ڕێڕەوی بەستنەوەی پێکهاتەی سەرەتایی و پێکهاتەی کۆتایی بە هاوتابوونی نێوان ئەتۆمەکان دیاری بکرێت، و پاشان جووڵەی دوولایەنە بە درێژایی ڕووی یەکە گۆڕاوەکە بەکاردەهێنرێت بۆ دیاریکردنی شێوازی باری گواستنەوە بە شێوەیەکی نەرم. (VK-DESV). دوای گەڕان بەدوای دۆخی گواستنەوەدا، دەتوانرێت ئەو ڕێگایە دیاری بکرێت کە کەمترین بەربەستی هەیە بە ڕیزبەندیکردنی بەربەستە وزەییەکان.
هەموو حیساباتەکانی DFT بە بەکارهێنانی VASP (وەشان 5.3.5) ئەنجامدرا، کە کارلێکەکانی ئەلکترۆن-ئایۆنی ئەتۆمەکانی C، N، H، Pb، و I بە پلانی شەپۆلی گەورەکراوی پێشبینیکراو (PAW) نیشان دەدرێن. ئەرکی پەیوەندی ئاڵوگۆڕکردن بە نزیکبوونەوەی گشتگیرکراوی گرادێنت لە پارامێتریزەکردنی پێردو-بورک-ئێرنزەرهۆفدا وەسف دەکرێت. سنووری وزە بۆ شەپۆلە تەختەکان بە 400 eV دانرا. تۆڕی خاڵەکانی k ی Monkhorst–Pack قەبارەی (2 × 2 × 1)ی هەیە. بۆ هەموو پێکهاتەکان، شوێنی تۆڕ و ئەتۆمی بە تەواوی باشتر کرا تا زۆرترین پێکهاتەی فشار لە خوار 0.1 GPa بوو و زۆرترین پێکهاتەی هێز لە خوار 0.02 eV/Å بوو. لە مۆدێلی ڕووکاردا، ڕووی FAPbI3 4 چینە، چینەکەی خوارەوە ئەتۆمی جێگیرانەی هەیە کە جەستەی FAPbI3 ھاوشێوە دەکەن، و سێ چینەکەی سەرەوە دەتوانن بە ئازادی بجوڵێن لە کاتی پرۆسەی باشکردندا. چینە PbC2O4 ئەستوورییەکەی 1 ML ە و دەکەوێتە سەر ڕووی I-کۆتایی FAPbI3، کە Pb بەستراوەتەوە بە 1 I و 4 O.
بۆ زانیاری زیاتر سەبارەت بە دیزاینی توێژینەوەکە، سەیری پوختەی ڕاپۆرتی پۆرتفۆلیۆی سروشتی بکە کە پەیوەندی بەم بابەتە هەیە.
هەموو ئەو زانیاریانەی کە لەم لێکۆڵینەوەیەدا بەدەست هاتوون یان شیکراونەتەوە لە بابەتەکەی بڵاوکراوەدا هاتووە، هەروەها لە زانیارییە پاڵپشتییەکان و فایلە داتا خاوەکاندا هاتووە. ئەو زانیارییە خاوانەی لەم لێکۆڵینەوەیەدا خراوەتەڕوو لەم لینکەدا بەردەستە https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440. داتای سەرچاوە بۆ ئەم بابەتە دابین کراوە.
گرین، م. و هاوکارانی. خشتەکانی کارایی خانە خۆرەکان (چاپکردنی ٥٧). بەرنامە. فۆتۆئێلکتریکی. سەرچاوە. داواکاری. 29، 3–15 (2021).
پارکەر ج. و هاوکارانی. کۆنترۆڵکردنی گەشەی چینەکانی پەرۆڤسکایت بە بەکارهێنانی کلۆریدی ئەلکیل ئەمۆنیۆمی هەڵاوساوی. سروشت 616، 724–730 (2023).
ژاو ی. و هاوکارانی. ناچالاک (PbI2)2RbCl فیلمەکانی پەرۆڤسکایت بۆ خانە خۆرەکانی کارایی بەرز جێگیر دەکات. زانست 377، 531–534 (2022).
تان، ک. و هاوکارانی. خانە خۆرەکانی پێرۆڤسکایتی هەڵگەڕاوە بە بەکارهێنانی دۆپانتی دیمیثیل ئەکریدینیل. سروشت، 620، 545–551 (2023).
هان، ک. و هاوکارانی. یۆدایدی سرکە فۆرمامیدین تاکە بلوری (FAPbI3): تێڕوانینەکان بۆ تایبەتمەندییە پێکهاتەیی، بینایی و کارەباییەکان. هاوەڵکار. مات. 28، 2253–2258 (2016).
ماسی، س. و هاوکارانی. جێگیرکردنی قۆناغی پەرۆڤسکایتی ڕەش لە FAPbI3 و CsPbI3. پەیوەندییەکانی وزەی AKS. 5، 1974–1985 (2020).
تۆ، ج.ج.، و هاوکارانی. خانە خۆرەکانی پێرۆڤسکایتی کارامە لە ڕێگەی باشترکردنی بەڕێوەبردنی هەڵگر. سروشت 590، 587–593 (2021).
سالیبا م. و هاوکارانی. تێکەڵکردنی کاتیۆنەکانی ڕوبیدیۆم لەناو خانە خۆرەکانی پێرۆڤسکایتدا کارایی فۆتۆڤۆڵتایک باشتر دەکات. زانست 354، 206–209 (2016).
سالیبا م. و هاوکارانی. خانە خۆرەکانی سیزیۆمی پیرۆڤسکایتی سێ کاتیۆنی: باشترکردنی سەقامگیری، توانای دووبارەکردنەوە و کارایی بەرز. ژینگەی وزە. زانستەکە. 9، 1989–1997 (2016).
Cui X. و هاوکارانی. پێشکەوتنەکانی ئەم دواییە لە جێگیرکردنی قۆناغی FAPbI3 لە خانە خۆرەکانی پێرۆڤسکایتی کارایی بەرزدا Sol. RRL 6، 2200497 (2022).
Delagetta S. و هاوکارانی. جیاکردنەوەی قۆناغەکانی فۆتۆئیندێکسی عەقڵانیکراوی پەرۆڤسکایتە ئۆرگانیک-نائۆرگانیکەکانی هالیدی تێکەڵاو. نات. پەیوەندی کردن. 8، 200 (2017).
سلۆتکاڤاج، دی جەی و هاوکارانی. جیاکردنەوەی قۆناغەکان بەهۆی ڕووناکیەوە لە مژەرەکانی هالید پێرۆڤسکایتدا. پەیوەندییەکانی وزەی AKS. 1، 1199–1205 (2016).
چێن، ل. و هاوکارانی. سەقامگیری قۆناغی ناوەکی و بۆشایی باندی ناوەکی فۆرمامیدین لید تراییۆداید پێرۆڤسکایتی تاکە بلوری. ئەنجیڤا. کیمیایی. نێودەوڵەتی بوون. ئێد. 61. e202212700 (2022).
Duinsti، EA و هتد. تێگەیشتن لە شیبوونەوەی میتیلێن دیامۆنیۆم و ڕۆڵی لە جێگیرکردنی قۆناغی تراییۆدایدی سرکە فۆرمامیدین. ج.کیم. ژنە ژنە. 18، 10275–10284 (2023).
لو، ئێچ ز و هاوکارانی. نیشتنی هەڵمی کارا و جێگیر لە خانە خۆرەکانی پەرۆڤسکایتی ڕەش FAPbI3. زانست 370، 74 (2020).
دۆهێرتی، TAS و هتد. پێرۆڤسکایتە هەشت ڕووییە جێگیرە مەیلەکان دروستبوونی ناوچەیی قۆناغەکان بە تایبەتمەندی سنووردار سەرکوت دەکەن. زانست 374، 1598–1605 (2021).
هۆ، ک. و هاوکارانی. میکانیزمەکانی گۆڕانکاری و تێکچوونی دانەوێڵەکانی فۆرمامیدین و سیزیۆم و یۆدایدی سرکە پەرۆڤسکایتەکان لە ژێر کاریگەری شێ و ڕووناکی. پەیوەندییەکانی وزەی AKS. 6، 934–940 (2021).
ژێنگ ج. و هاوکارانی. پەرەپێدانی ئەنیونەکانی pseudohalide بۆ خانە خۆرەکانی α-FAPbI3 perovskite. سروشت 592، 381–385 (2021).