א דאנק פארן באזוכן Nature.com. די ווערסיע פון ​​בראַוזער וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר די בעסטע רעזולטאַטן, רעקאָמענדירן מיר צו ניצן אַ נייַערע ווערסיע פון ​​אייער בראַוזער (אָדער אויסצושאַלטן קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער דערווייל, צו זיכער מאַכן אָנגייענדיקע שטיצע, ווייַזן מיר די וועבזייטל אָן סטיילינג אָדער דזשאַוואַסקריפּט.
דעפעקט פּאַסיוואַציע איז ברייט געניצט געוואָרן צו פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פֿון בליי טרייאָדיד פּעראָווסקיט זונ - צעלן, אָבער דער עפֿעקט פֿון פֿאַרשידענע דעפֿעקטן אויף α-פֿאַזע סטאַביליטעט בלייבט אומקלאָר; דאָ, ניצנדיק געדיכטקייט פֿונקציאָנעלע טעאָריע, אידענטיפֿיצירן מיר צום ערשטן מאָל דעם דעגראַדאַציע וועג פֿון פֿאָרמאַמידין בליי טרייאָדיד פּעראָווסקיט פֿון α-פֿאַזע צו δ-פֿאַזע און שטודירן דעם עפֿעקט פֿון פֿאַרשידענע דעפֿעקטן אויף דער פֿאַזע איבערגאַנג ענערגיע באַריערע. סימולאַציע רעזולטאַטן פֿאָרויסזאָגן אַז יאָד וואַקאַנסיעס זענען מערסט מסתּמא צו פֿאַראורזאַכן דעגראַדאַציע ווייל זיי באַדייטנד נידעריקערן די ענערגיע באַריערע פֿאַר דער α-δ פֿאַזע איבערגאַנג און האָבן די נידעריגסטע פֿאָרמאַציע ענערגיע אויף דער פּעראָווסקיט ייבערפלאַך. די הקדמה פֿון אַ געדיכטער שיכט פֿון וואַסער-נישט-לייזלעכן בליי אָקסאַלאַט אויף דער פּעראָווסקיט ייבערפלאַך ינכיבירט באַדייטנד די דעקאָמפּאָזיציע פֿון דער α-פֿאַזע, פאַרהיטנדיק די מיגראַציע און פֿאַרפֿליכטונג פֿון יאָד. דערצו, ראַדוצירט די סטראַטעגיע באַדייטנד אינטערפֿאַסיאַל ניט-ראַדיאַטיוו רעקאָמבינאַציע און פֿאַרגרעסערט זונ - צעל עפֿיקאַסי צו 25.39% (סערטיפֿיצירט 24.92%). די נישט-פארפאקטע אפאראט קען נאך אלץ אויפהאלטן איר ארגינעלע 92% עפעקטיווקייט נאכדעם וואס זי אפערירט מיט מאקסימום מאכט פאר 550 שעה אונטער סימולירטער 1.5 ג לופט מאסע באשטראלונג.
די מאַכט קאָנווערסיע עפעקטיווקייט (PCE) פון פּעראָווסקיט זונ - צעלן (PSCs) האט דערגרייכט אַ סערטיפיצירט רעקאָרד הויך פון 26%1. זינט 2015, האָבן מאָדערנע PSCs בילכער פאָרמאַמידין טרייאָדיד פּעראָווסקיט (FAPbI3) ווי אַ ליכט-אַבזאָרבינג שיכטע רעכט צו זיין ויסגעצייכנט טערמישע פעסטקייַט און פּרעפערענטשאַל באַנדגאַפּ נאָענט צו די שאָקלי-קייסער שיעור פון 2,3,4. צום באַדויערן, FAPbI3 פילמען טערמאָדינאַמיש דורכגיין אַ פאַזע יבערגאַנג פון אַ שוואַרץ α פאַזע צו אַ געל ניט-פּעראָווסקיט δ פאַזע ביי צימער טעמפּעראַטור5,6. צו פאַרמייַדן די פאָרמירונג פון די דעלטאַ פאַזע, זענען פאַרשידענע קאָמפּלעקס פּעראָווסקיט קאַמפּאַזישאַנז דעוועלאָפּעד. די מערסט פּראָסט סטראַטעגיע צו באַקומען דעם פּראָבלעם איז צו מישן FAPbI3 מיט אַ קאָמבינאַציע פון ​​​​מעטהיל אַמאָוניאַם (MA+), צעזיום (Cs+) און בראָמיד (Br-) יאָנען7,8,9. אבער, כייבריד פּעראָווסקיטן ליידן פון באַנדגאַפּ בראָדאַנינג און פאָטאָ-ינדוסט פאַזע צעשיידונג, וואָס קאָמפּראָמיטירן די פאָרשטעלונג און אָפּעראַציאָנעל פעסטקייט פון די רעזולטאַט PSCs10,11,12.
פרישע שטודיעס האבן געוויזן אז ריין איינציק קריסטאל FAPbI3 אן קיין דאפינג האט אן אויסגעצייכנטע סטאביליטעט צוליב זיין אויסגעצייכנטע קריסטאליניטי און נידריגע חסרונות13,14. דעריבער, רעדוצירן חסרונות דורך פארגרעסערן די קריסטאליניטי פון גרויס FAPbI3 איז א וויכטיגע סטראטעגיע צו דערגרייכן עפעקטיווע און סטאבילע PSCs2,15. אבער, בעת די אפעראציע פון ​​די FAPbI3 PSC, קען דעגראדאציע צו די אומגעוואונטשע געלע העקסאגאנאלע נישט-פעראווסקיט δ פאזע נאך אלץ פארקומען16. דער פראצעס הייבט זיך געווענליך אן אויף ייבערפלאכן און קערל גרענעצן וואס זענען מער אנשטענדיק צו וואסער, היץ און ליכט צוליב די אנוועזנהייט פון צאלרייכע דעפעקטיווע געביטן17. דעריבער, איז ייבערפלאך/קערל פאסיוואציע נויטיג צו סטאביליזירן די שווארצע פאזע פון ​​FAPbI318. פילע דעפעקט פאסיוואציע סטראטעגיעס, אריינגערעכנט די איינפיר פון נידריג-דימענסיאנעלע פעראווסקיטן, זויער-באזע לואיס מאלעקולן, און אמאניום האליד זאלץ, האבן געמאכט גרויסע פארשריט אין פארמאמידין PSCs19,20,21,22. ביז היינט, כמעט אלע שטודיעס האבן זיך פאקוסירט אויף דער ראלע פון ​​פארשידענע חסרונות אין באשטימען אפטא-עלעקטראנישע אייגנשאפטן ווי טרעגער רעקאמבינאציע, דיפוזיע לענג און באנד סטרוקטור אין זונ צעלן22,23,24. למשל, געדיכטקייט פונקציאנאל טעאריע (DFT) ווערט גענוצט צו טעארעטיש פאראויסזאגן די פארמאציע ענערגיעס און טראפ ענערגיע לעוועלס פון פארשידענע חסרונות, וואס ווערט ברייט גענוצט צו פירן פראקטישע פאסיוואציע דיזיין20,25,26. ווי די צאל חסרונות פארקלענערט זיך, פארבעסערט זיך געווענליך די סטאביליטעט פון דעם אפאראט. אבער, אין פארמאמידין PSCs, זאלן די מעכאניזמען פון דעם איינפלוס פון פארשידענע חסרונות אויף פאזע סטאביליטעט און פאטא-עלעקטרישע אייגנשאפטן זיין אינגאנצן אנדערש. לויט אונזער וויסן, איז די פונדאמענטאלע פארשטענדעניש פון ווי אזוי חסרונות ברענגען די קובישע צו העקסאגאנאלע (α-δ) פאזע איבערגאנג און די ראלע פון ​​אייבערפלאך פאסיוואציע אויף די פאזע סטאביליטעט פון α-FAPbI3 פעראווסקיט נאך אלץ שלעכט פארשטאנען.
דאָ, מיר אַנטפּלעקן דעם דעגראַדאַציע וועג פון FAPbI3 פּעראָווסקיט פון שוואַרץ α-פאַזע צו געל δ-פאַזע און דעם השפּעה פון פֿאַרשידענע חסרונות אויף דער ענערגיע באַריער פון α-צו-δ-פאַזע יבערגאַנג דורך DFT. I וואַקאַנסיעס, וואָס ווערן לייכט דזשענערירט בעת פילם פאַבריקאַציע און מיטל אָפּעראַציע, ווערן פאָרויסגעזאָגט צו זיין מערסט מסתּמא צו אָנהייבן די α-δ פאַזע יבערגאַנג. דעריבער, מיר האָבן ינטראָודוסט אַ וואַסער-נישט-לייזלעך און כעמיש סטאַביל געדיכטע שיכט פון בליי אָקסאַלאַט (PbC2O4) אויף שפּיץ פון FAPbI3 דורך אַן אין סיטו רעאַקציע. בליי אָקסאַלאַט ייבערפלאַך (LOS) ינכיבאַץ די פאָרמירונג פון I וואַקאַנסיעס און פאַרהיט די מיגראַציע פון ​​I יאָנען ווען סטימולירט דורך היץ, ליכט און עלעקטרישע פעלדער. די ריזאַלטינג LOS ראַדוסאַז באַדייטנד ינטערפיישאַל ניט-ראַדיאַטיוו רעקאָמבינאַציע און ימפּרוווז FAPbI3 PSC עפעקטיווקייַט צו 25.39% (סערטיפיצירט צו 24.92%). די נישט-אויפגעפאקטע LOS אפאראט האט אנגעהאלטן 92% פון איר אריגינעלער עפעקטיווקייט נאכדעם וואס זי האט געארבעט ביים מאקסימום פאוער פונקט (MPP) פאר איבער 550 שעה ביי א סימולירטער לופט מאסע (AM) פון 1.5 ג ראדיאציע.
מיר האבן ערשט דורכגעפירט ab initio חשבונות צו געפינען דעם דעקאמפאזיציע-וועג פון דעם FAPbI3 פעראווסקיט צו איבערגיין פון דער α פאזע צו דער δ פאזע. דורך א דעטאלירטן פאזע טראנספארמאציע פראצעס, ווערט געפונען אז די טראנספארמאציע פון ​​א דריי-דימענסיאנאלן ווינקל-טיילנדיקן [PbI6] אקטאהעדראן אין דער קובישער α-פאזע פון ​​FAPbI3 צו אן איין-דימענסיאנאלן ברעג-טיילנדיקן [PbI6] אקטאהעדראן אין דער העקסאגאנאלער δ-פאזע פון ​​FAPbI3 ווערט דערגרייכט. ברעכנדיק 9. Pb-I פארמירט א בונד אין דעם ערשטן שריט (Int-1), און זיין ענערגיע באריער דערגרייכט 0.62 eV/צעל, ווי געוויזן אין פיגור 1a. ווען דער אקטאהעדראן ווערט גערוקט אין דער [0\(\bar{1}\)1] ריכטונג, פארברייטערט זיך די העקסאגאנאלע קורצע קייט פון 1×1 צו 1×3, 1×4 און גייט ענדלעך אריין אין דער δ פאזע. די אריענטאציע פראפארציע פון ​​דעם גאנצן וועג איז (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ. פון דעם ענערגיע פארטיילונג דיאגראם, קען מען געפינען אז נאך דער נוקלעאציע פון ​​דער δ פאזע פון ​​FAPbI3 אין די פאלגנדע שטאפלען, איז די ענערגיע באריער נידעריגער ווי יענע פון ​​דער α פאזע איבערגאנג, וואס מיינט אז דער פאזע איבערגאנג וועט ווערן פארשנעלערט. קלאר, דער ערשטער שריט פון קאנטראלירן דעם פאזע איבערגאנג איז קריטיש אויב מיר ווילן אונטערדריקן α-פאזע דעגראדאציע.
א פאַזע טראַנספאָרמאַציע פּראָצעס פֿון לינקס צו רעכטס – שוואַרצע FAPbI3 פאַזע (α-פאַזע), ערשטע Pb-I בונד שפּאַלטונג (Int-1) און ווייטערדיקע Pb-I בונד שפּאַלטונג (Int-2, Int -3 און Int -4) און געלע פאַזע FAPbI3 (דעלטאַ פאַזע). ב ענערגיע באַריערן צו דער α צו δ פאַזע איבערגאַנג פֿון FAPbI3 באַזירט אויף פֿאַרשידענע אינטרינסישע פּונקט חסרונות. די פּונקטירטע ליניע ווייזט די ענערגיע באַריערע פֿון אַן אידעאַלן קריסטאַל (0.62 eV). ג ענערגיע פֿון פֿאָרמאַציע פֿון ערשטיקע פּונקט חסרונות אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון בליי פּעראָווסקיט. די אַבסציסאַ אַקס איז די ענערגיע באַריערע פֿון דער α-δ פאַזע איבערגאַנג, און די אָרדינאַטע אַקס איז די ענערגיע פֿון דעפֿעקט פֿאָרמאַציע. די טיילן פֿאַרשאָטנט אין גרוי, געל און גרין זענען טיפּ I (נידעריק EB-הויך FE), טיפּ II (הויך FE) און טיפּ III (נידעריק EB-נידעריק FE), ריספּעקטיוולי. ד ענערגיע פֿון פֿאָרמאַציע פֿון חסרונות VI און LOS פֿון FAPbI3 אין דער קאָנטראָל. ה I באַריערע צו יאָן מיגראַציע אין קאָנטראָל און LOS פֿון FAPbI3. f – שׁעמאַטישע רעפּרעזענטאַציע פֿון דער מיגראַציע פֿון I יאָנען (אָראַנדזשע ספֿערעס) און gLOS FAPbI3 (גרוי, בליי; וויאָלעט (אָראַנדזשע), יאָד (מאָביל יאָד)) אין דער gf קאָנטראָל (לינקס: אויבן־אַנבליק; רעכטס: קוועַר־סעקציע, ברוין); קאַרבאָן; ליכט בלוי – שטיקשטאָף; רויט – זויערשטאָף; ליכט ראָזעווע – וואַסערשטאָף). קוואַל דאַטן ווערן צוגעשטעלט אין דער פֿאָרעם פֿון קוואַל דאַטן טעקעס.
מיר האָבן דעמאָלט סיסטעמאַטיש שטודירט דעם איינפלוס פון פֿאַרשידענע אינטרינסישע פּונקט חסרונות (אַרייַנגערעכנט PbFA, IFA, PbI, און IPb אַנטיסייט אָקופּאַנסי; Pbi און Ii אינטערסטיטיאַל אַטאָמען; און VI, VFA, און VPb וואַקאַנסיעס), וואָס ווערן באַטראַכט ווי שליסל סיבות. וואָס פאַרשאַפן אַטאָמישע און ענערגיע מדרגה פאַזע דעגראַדאַציע ווערן געוויזן אין פיגור 1ב און סאַפּלעמענטאַרי טיש 1. אינטערעסאַנט, נישט אַלע חסרונות רעדוצירן די ענערגיע באַריער פון די α-δ פאַזע יבערגאַנג (פיגור 1ב). מיר גלויבן אַז חסרונות וואָס האָבן ביידע נידעריק פאָרמאַציע ענערגיעס און נידעריקער α-δ פאַזע יבערגאַנג ענערגיע באַריערז ווערן באַטראַכט ווי שעדלעך צו פאַזע פעסטקייט. ווי פריער געמאלדן, בליי-רייַך סערפאַסיז זענען בכלל באַטראַכט עפעקטיוו פֿאַר פאָרמאַמידין PSC27. דעריבער, מיר פאָקוס אויף די PbI2-טערמאַנייטיד (100) ייבערפלאַך אונטער בליי-רייַך באדינגונגען. די דעפעקט פאָרמאַציע ענערגיע פון ​​ייבערפלאַך אינטרינסישע פּונקט חסרונות איז געוויזן אין פיגור 1c און סאַפּלעמענטאַרי טיש 1. באַזירט אויף די ענערגיע באַריער (EB) און פאַזע יבערגאַנג פאָרמאַציע ענערגיע (FE), די חסרונות זענען קלאַסאַפייד אין דרייַ טייפּס. טיפ I (נידעריק EB-הויך FE): כאָטש IPb, VFA און VPb רעדוצירן באַדייטנד די ענערגיע באַריער צו פאַזע טראַנזישאַן, האָבן זיי הויכע פאָרמאַציע ענערגיעס. דעריבער, גלויבן מיר אַז די טייפּס פון חסרונות האָבן אַ לימיטעד פּראַל אויף פאַזע טראַנזישאַנז ווייַל זיי זענען ראַרעלי געשאפן. טיפ II (הויך EB): רעכט צו דער פֿאַרבעסערטער α-δ פאַזע טראַנזישאַן ענערגיע באַריער, די אַנטי-פּלאַץ חסרונות PbI, IFA און PbFA טאָן נישט שעדיקן די פאַזע סטאַביליטעט פון α-FAPbI3 פּעראָווסקיט. טיפ III (נידעריק EB-נידעריק FE): VI, Ii און Pbi חסרונות מיט לעפיערעך נידעריקע פאָרמאַציע ענערגיעס קענען פאַרשאַפן שוואַרץ פאַזע דעגראַדאַציע. ספּעציעל געגעבן די לאָואַסט FE און EB VI, גלויבן מיר אַז די מערסט עפעקטיוו סטראַטעגיע איז צו רעדוצירן I וואַקאַנסיעס.
כדי צו רעדוצירן VI, האבן מיר אנטוויקלט א דיקע שיכט פון PbC2O4 צו פארבעסערן די ייבערפלאך פון FAPbI3. אין פארגלייך מיט ארגאנישע האַליד זאלץ פּאַסיוואַטאָרן ווי פענילעטילאַמאָניום יאָדיד (PEAI) און n-אָקטילאַמאָניום יאָדיד (OAI), איז PbC2O4, וואָס אנטהאלט נישט קיין מאָבילע האַלאָגען יאָנען, כעמיש סטאַביל, נישט צעלאָזלעך אין וואַסער, און לייכט דעאַקטיוויזירט ביי סטימולאַציע. גוטע סטאַביליזאַציע פון ​​ייבערפלאך נעץ און עלעקטריש פעלד פון פּעראָווסקיט. די צעלאָזלעכקייט פון PbC2O4 אין וואַסער איז בלויז 0.00065 ג/ל, וואָס איז אפילו נידעריקער ווי די פון PbSO428. נאך וויכטיגער, קענען דיקע און איינהייטלעכע שיכטן פון LOS ווייך צוגעגרייט ווערן אויף פּעראָווסקיט פילמען ניצנדיק אין סיטו רעאַקציעס (זען אונטן). מיר האבן דורכגעפירט DFT סימולאַציעס פון די אינטערפאַסיאַל בונד צווישן FAPbI3 און PbC2O4 ווי געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי פיגור 1. סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 2 פּרעזענטירט די דעפעקט פאָרמאַציע ענערגיע נאָך LOS ינדזשעקשאַן. מיר האָבן געפֿונען אַז LOS ניט נאָר פֿאַרגרעסערט די פֿאָרמאַציע־ענערגיע פֿון VI־דעפֿעקטן מיט 0.69–1.53 eV (פֿיגור 1ד), נאָר אויך פֿאַרגרעסערט די אַקטיוואַציע־ענערגיע פֿון I בײַ דער מיגראַציע־פֿלאַך און אַרויסגאַנג־פֿלאַך (פֿיגור 1ע). אין דער ערשטער שטאַפּל, מיגרירן I־יאָנען צוזאמען דער פּעראָווסקיט־פֿלאַך, לאָזנדיק VI־יאָנען אין אַ גיטער־פּאָזיציע מיט אַן ענערגיע־באַריער פֿון 0.61 eV. נאָך דער אײַנפֿיר פֿון LOS, צוליב דעם עפֿעקט פֿון שטערישן שטערונג, פֿאַרגרעסערט זיך די אַקטיוואַציע־ענערגיע פֿאַר דער מיגראַציע פֿון I־יאָנען צו 1.28 eV. בעת דער מיגראַציע פֿון I־יאָנען וואָס פֿאַרלאָזן די פּעראָווסקיט־פֿלאַך, איז די ענערגיע־באַריער אין די VOC אויך העכער ווי אין דער קאָנטראָל־מוסטער (פֿיגור 1ע). סכעמאַטישע דיאַגראַמען פֿון I־יאָן־מיגראַציע־וועגן אין קאָנטראָל און LOS FAPbI3 ווערן געוויזן אין פֿיגור 1פֿ און ג, בהתאמה. די סימולאַציע־רעזולטאַטן ווײַזן אַז LOS קען פֿאַרהיטן די פֿאָרמאַציע פֿון VI־דעפֿעקטן און די פֿאַרפֿליכטונג פֿון I, דערמיט פֿאַרהיטן די נוקלעאַציע פֿון דער α צו δ־פֿאַזע־טרענזיציע.
די רעאַקציע צווישן אָקסאַליק זויער און FAPbI3 פּעראָווסקיט איז געטעסט געוואָרן. נאָך דעם ווי מען האָט געמישט די לייזונגען פון אָקסאַליק זויער און FAPbI3, איז געשאפן געוואָרן אַ גרויסע מאָס ווייסן אָפּזאַץ, ווי געוויזן אין דער צוגאב פיגור 2. דער פּודער פּראָדוקט איז אידענטיפיצירט געוואָרן ווי ריין PbC2O4 מאַטעריאַל ניצנדיק X-שטראַל דיפראַקציע (XRD) (צוגאב פיגור 3) און פוריע טראַנספאָרמאַציע אינפֿראַרעד ספּעקטראָסקאָפּיע (FTIR) (צוגאב פיגור 4). מיר האָבן געפֿונען אַז אָקסאַליק זויער איז העכסט לייזלעך אין יסאָפּראָפּיל אַלקאָהאָל (IPA) ביי צימער טעמפּעראַטור מיט אַ לייזלעכקייט פון בערך 18 מג/מל, ווי געוויזן אין דער צוגאב פיגור 5. דאָס מאַכט די ווייטערדיקע פּראַסעסינג גרינגער, ווייל IPA, ווי אַ געוויינטלעכער פּאַסיוואַציע סאָלווענט, שעדיקט נישט די פּעראָווסקיט שיכט ווייטער ווי אַ קורצער צייט29. דעריבער, דורך איינטונקען דעם פּעראָווסקיט פילם אין אָקסאַליק זויער לייזונג אָדער ספּין-קאָוטינג די אָקסאַליק זויער לייזונג אויף דעם פּעראָווסקיט, קען מען שנעל באַקומען דין און געדיכטן PbC2O4 אויף דער ייבערפלאַך פון דעם פּעראָווסקיט פילם לויט דער פאלגענדער כעמישער גלייכונג: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. FAI קען ווערן אויפגעלייזט אין IPA און אַזוי אַוועקגענומען בעת ​​קאָכן. די דיקקייט פון LOS קען ווערן קאָנטראָלירט דורך רעאַקציע צייט און פּרעקורסאָר קאָנצענטראַציע.
סקענירנדיקע עלעקטראן מיקראסקאפיע (SEM) בילדער פון קאנטראל און LOS פעראווסקיט פילמען ווערן געוויזן אין פיגורן 2a,b. די רעזולטאטן ווייזן אז די פעראווסקיט אויבערפלאך מארפאלאגיע איז גוט אויפגעהיט, און א גרויסע צאל פיינע פארטיקלען זענען אפגעלייגט אויף דער קערל אויבערפלאך, וואס זאל רעפרעזענטירן א PbC2O4 שיכט געשאפן דורך דער אין-סיטו רעאקציע. דער LOS פעראווסקיט פילם האט א עטוואס גלאטערע אויבערפלאך (צוגאב פיגור 6) און א גרעסערן וואסער קאנטאקט ווינקל קאמפערד צו דער קאנטראל פילם (צוגאב פיגור 7). הויך-רעזאלוציע טראנסווערס טראנסמיסיע עלעקטראן מיקראסקאפיע (HR-TEM) איז גענוצט געווארן צו אונטערשיידן די אויבערפלאך שיכט פון דעם פראדוקט. קאמפערד צו דער קאנטראל פילם (פיגור 2c), איז א גלייכפארמיגע און געדיכט דין שיכט מיט א גרעב פון בערך 10 נ"מ קלאר קענטיק אויף שפיץ פון די LOS פעראווסקיט (פיגור 2d). ניצנדיק הויך-ווינקל רינג-פארביגע טונקל-פעלד סקענירנדיקע עלעקטראן מיקראסקאפיע (HAADF-STEM) צו אויספארשן דעם אינטערפייס צווישן PbC2O4 און FAPbI3, קען מען קלאר באמערקן די אנוועזנהייט פון קריסטאלינע ראיאנען פון FAPbI3 און אמארפע ראיאנען פון PbC2O4 (צוגאב בילד 8). די אויבערפלאך קאמפאזיציע פון ​​דעם פעראווסקיט נאך אקסאליק זויער באהאנדלונג איז געווארן כאראקטעריזירט דורך X-שטראל פאטאעלעקטראן ספעקטראסקאפיע (XPS) מעסטונגען, ווי געוויזן אין בילדער 2e–g. אין בילד 2e, די C 1s שפיצן ארום 284.8 eV און 288.5 eV געהערן צו די ספעציפישע CC און FA סיגנאלן, בהתאמה. אין פארגלייך מיט דער קאנטראל מעמבראן, האט די LOS מעמבראן אויסגעוויזן אן צוגעלייגטן שפיץ ביי 289.2 eV, צוגעשריבן צו C2O42-. דער O 1s ספּעקטרום פון LOS פּעראָווסקיט ווייזט דריי כעמיש באַזונדערע O 1s שפּיצן ביי 531.7 eV, 532.5 eV, און 533.4 eV, וואָס קאָרעספּאָנדירן צו דעפּראָטאָנירט COO, C=O פון גאַנצע אָקסאַלאַט גרופּעס 30 און O אַטאָמען פון די OH קאָמפּאָנענט (פיגור 2e). )). פֿאַר די קאָנטראָל מוסטער, איז בלויז אַ קליינער O 1s שפּיץ באמערקט געוואָרן, וואָס קען צוגעשריבן ווערן צו זויערשטאָף כעמיזאָרבד אויף דער ייבערפלאַך. די קאָנטראָל מעמבראַן קעראַקטעריסטיקס פון Pb 4f7/2 און Pb 4f5/2 זענען ליגן ביי 138.4 eV און 143.3 eV, ריספּעקטיוולי. מיר האָבן באמערקט אַז די LOS פּעראָווסקיט ווייזט אַ פֿאַרשיבונג פון די Pb שפּיץ פון וועגן 0.15 eV צו העכער בינדינג ענערגיע, וואָס ווייַזט אויף אַ שטאַרקער ינטעראַקציע צווישן די C2O42- און Pb אַטאָמען (פיגור 2g).
a SEM בילדער פון קאָנטראָל און b LOS פּעראָווסקיט פילמען, אויבן אן בליק. c הויך-רעזאָלוציע קראָס-סעקשאַנאַל טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (HR-TEM) פון קאָנטראָל און d LOS פּעראָווסקיט פילמען. הויך-רעזאָלוציע XPS פון e C 1s, f O 1s און g Pb 4f פּעראָווסקיט פילמען. קוואַל דאַטן ווערט צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון קוואַל דאַטן טעקעס.
לויט די DFT רעזולטאטן, ווערט טעארעטיש פאראויסגעזאגט אז VI דעפעקטן און I מיגראציע פירן לייכט צו דעם פאזע איבערגאנג פון α צו δ. פריערדיגע באריכטן האבן געוויזן אז I2 ווערט שנעל באפרייט פון PC-באזירטע פעראווסקיט פילמען בעת ​​פאטא-אימערסיע נאכדעם וואס די פילמען ווערן אויסגעשטעלט צו ליכט און טערמישן סטרעס31,32,33. כדי צו באשטעטיגן דעם סטאביליזירנדיקן עפעקט פון בליי אקסאלאט אויף דער α-פאזע פון ​​פעראווסקיט, האבן מיר איינגעטובלט די קאנטראל און LOS פעראווסקיט פילמען אין טראנספארענטע גלאז פלעשער וואס אנטהאלטן טאלוען, בהתאמה, און דערנאך באשטראלט זיי מיט 1 זונשייַן פאר 24 שעה. מיר האבן געמאסטן די אבסארפציע פון ​​אולטראוויאלעט און זעבאר ליכט (UV-Vis). ) טאלוען לייזונג, ווי געוויזן אין פיגור 3a. אין פארגלייך מיטן קאנטראל מוסטער, איז א פיל נידעריגערע I2 אבסארפציע אינטענסיטעט באמערקט געווארן אין פאל פון LOS-פעראווסקיט, וואס ווייזט אז קאמפאקטע LOS קען פארמיידן די באפרייטונג פון I2 פון דעם פעראווסקיט פילם בעת ליכט-אימערסיע. פאטאגראפיעס פון אלטע קאנטראל און LOS פעראווסקיט פילמען ווערן געוויזן אין די אינסעץ פון פיגורן 3b און c. דער LOS פּעראָווסקיט איז נאָך שוואַרץ, בשעת רובֿ פון די קאָנטראָל פילם איז געוואָרן געל. די UV-זעבארע אַבזאָרפּציע ספּעקטראַ פון די איינגעטובלטע פילם ווערן געוויזן אין פיגורן 3ב, ג. מיר האָבן באמערקט אַז די אַבזאָרפּציע וואָס קאָרעספּאָנדירט צו α אין די קאָנטראָל פילם איז קלאָר פאַרקלענערט געוואָרן. X-שטראַל מעסטונגען זענען דורכגעפירט געוואָרן צו דאָקומענטירן די עוואָלוציע פון ​​דער קריסטאַל סטרוקטור. נאָך 24 שעה פון באַלויכטונג, האָט דער קאָנטראָל פּעראָווסקיט געוויזן אַ שטאַרק געל δ-פאַזע סיגנאַל (11.8°), בשעת דער LOS פּעראָווסקיט האָט נאָך אַלץ געהאַלטן אַ גוטע שוואַרצע פאַזע (פיגור 3ד).
UV-זיכטבארע אַבזאָרפּציע ספּעקטראַ פון טאָלוען לייזונגען אין וועלכע דער קאָנטראָל פילם און LOS פילם זענען געווען איינגעטובלט אונטער 1 זונשייַן פֿאַר 24 שעה. די אַרײַנגעלייגטע בילד ווײַזט אַ פֿלאַש אין וועלכער יעדער פילם איז געווען איינגעטובלט אין אַ גלייכן באַנד פון טאָלוען. b UV-Vis אַבזאָרפּציע ספּעקטראַ פון קאָנטראָל פילם און c LOS פילם איידער און נאָך 24 שעה פון איינטונקען אונטער 1 זונשייַן. די אַרײַנגעלייגטע בילד ווײַזט אַ פֿאָטאָגראַפֿיע פון ​​דעם טעסט פילם. d X-שטראַל דיפֿראַקציע מוסטערן פון קאָנטראָל און LOS פֿילמען איידער און נאָך 24 שעה פון ויסשטעל. SEM בילדער פון קאָנטראָל פילם e און פילם f LOS נאָך 24 שעה פון ויסשטעל. קוואַל דאַטן ווערט צוגעשטעלט אין דער פֿאָרעם פון קוואַל דאַטן טעקעס.
מיר האָבן דורכגעפירט סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע (SEM) מעסטונגען צו באַאָבאַכטן די מיקראָסטרוקטורעלע ענדערונגען פון די פּעראָווסקיט פילם נאָך 24 שעה פון באַלויכטונג, ווי געוויזן אין פיגורן 3e,f. אין די קאָנטראָל פילם, זענען גרויסע קערלעך חרובֿ געוואָרן און פאַרוואַנדלט אין קליינע נאָדלען, וואָס קאָרעספּאָנדירן צו דער מאָרפאָלאָגיע פון ​​די δ-פאַזע פּראָדוקט FAPbI3 (פיגור 3e). פֿאַר LOS פילמען, בלייבן די פּעראָווסקיט קערלעך אין גוטן צושטאַנד (פיגור 3f). די רעזולטאַטן האָבן באַשטעטיקט אַז דער פארלוסט פון I ינדוסירט באַדייטנד דעם איבערגאַנג פון דער שוואַרצער פאַזע צו דער געלער פאַזע, בשעת PbC2O4 סטאַביליזירט די שוואַרצע פאַזע, פאַרהיטנדיק דעם פארלוסט פון I. זינט די ליידיקע געדיכטקייט אויף דער ייבערפלאַך איז פיל העכער ווי אין די קערל מאַסע,34 איז די פאַזע מער מסתּמא צו פּאַסירן אויף דער ייבערפלאַך פון די קערל, סיימאַלטייניאַסלי רילייסינג יאָד און פאָרמינג VI. ווי פאָרויסגעזאָגט דורך DFT, קען LOS ינכיבאַט די פאָרמירונג פון VI חסרונות און פאַרהיטן די מיגראַציע פון ​​I יאָנען צו די פּעראָווסקיט ייבערפלאַך.
דערצו, איז דער עפעקט פון דער PbC2O4 שיכט אויף דער פייכטקייט קעגנשטעל פון פּעראָווסקיט פילמען אין אטמאספערישע לופט (רעלאַטיווע הומידיטי 30-60%) געווארן שטודירט. ווי געוויזן אין סופּלעמענטאַרי פיגור 9, איז דער LOS פּעראָווסקיט נאָך געווען שוואַרץ נאָך 12 טעג, בשעת דער קאָנטראָל פילם איז געוואָרן געל. אין XRD מעסטונגען, ווייזט דער קאָנטראָל פילם אַ שטאַרקן שפּיץ ביי 11.8° וואָס קאָרעספּאָנדירט צו דער δ פאַזע פון ​​FAPbI3, בשעת דער LOS פּעראָווסקיט האַלט גוט די שוואַרצע α פאַזע (סופּלעמענטאַרי פיגור 10).
סטאַביל-שטאַט פאָטאָלומינאַסענס (PL) און צייט-רעזאָלוועד פאָטאָלומינאַסענס (TRPL) זענען געניצט געוואָרן צו שטודירן דעם פּאַסיוואַציע ווירקונג פון בליי אָקסאַלאַט אויף דער פּעראָווסקיט ייבערפלאַך. אין פיג. פיגור 4a ווייזט אַז דער LOS פילם האט אַ פאַרגרעסערטע PL אינטענסיטעט. אין דעם PL מאַפּינג בילד, איז די אינטענסיטעט פון דעם LOS פילם איבער דער גאַנצער שטח פון 10 × 10 μm2 העכער ווי יענע פון ​​דעם קאָנטראָל פילם (צוגאב פיגור 11), וואָס ווייַזט אַז PbC2O4 פּאַסיווירט דעם פּעראָווסקיט פילם אויף אַ גלייכמעסיקן אופֿן. די טרעגער לעבן-צייט ווערט באַשטימט דורך אַפּראָקסימירן דעם TRPL פאַרפוילן מיט אַ איין עקספּאָנענציעלער פונקציע (פיג. 4b). די טרעגער לעבן-צייט פון דעם LOS פילם איז 5.2 μs, וואָס איז פיל לענגער ווי דער קאָנטראָל פילם מיט אַ טרעגער לעבן-צייט פון 0.9 μs, וואָס ווייַזט אויף אַ פאַרקלענערטע ייבערפלאַך ניט-שטראַלנדיקע רעקאָמבינאַציע.
סטאַביל-צושטאַנד PL און b-ספּעקטראַ פון טעמפּערערי PL פון פּעראָווסקיט פילמען אויף גלאָז סאַבסטראַטן. c SP קורווע פון ​​די מיטל (FTO/TiO2/SnO2/פּעראָווסקיט/ספּיראָ-OMeTAD/Au). d EQE ספּעקטרום און Jsc EQE ספּעקטרום אינטעגרירט פון די מערסט עפעקטיוו מיטל. d אָפּהענגיקייט פון ליכט אינטענסיטעט פון אַ פּעראָווסקיט מיטל אויף די Voc דיאַגראַם. f טיפּיש MKRC אַנאַליז ניצן אַן ITO/PEDOT:PSS/פּעראָווסקיט/PCBM/Au ריין לאָך מיטל. VTFL איז די מאַקסימום טראַפּ פילונג וואָולטידזש. פון די דאַטן האָבן מיר קאַלקיאַלייטיד די טראַפּ געדיכטקייט (Nt). קוואַל דאַטן איז צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון קוואַל דאַטן טעקעס.
צו שטודירן דעם עפעקט פון דער בליי אקסאלאט שיכט אויף דער אפאראט'ס פערפארמאנס, איז גענוצט געווארן א טראדיציאנעלע FTO/TiO2/SnO2/פעראווסקיט/ספּירא-OMeTAD/Au קאנטאקט סטרוקטור. מיר נוצן פארמאמידין כלוריד (FACl) אלס אן צוגאב צום פעראווסקיט פארגייער אנשטאט מעטילאמין הידראכלעריד (MACl) צו דערגרייכן בעסערע אפאראט'ס פערפארמאנס, ווייל FACl קען צושטעלן בעסערע קריסטאל קוואליטעט און אויסמיידן דעם באנד גאפ פון FAPbI335 (זעה סופּלעמענטארע פיגורן 1 און 2 פאר א דעטאלירטן פארגלייך). 12-14). IPA איז אויסגעקליבן געווארן אלס דער אנטי-סאלווענט ווייל עס גיט בעסערע קריסטאל קוואליטעט און א בעסערע אריענטאציע אין פעראווסקיט פילמען קאמפערד צו דיעטיל עטער (DE) אדער כלאראבענזין (CB)36 (סופּלעמענטארע פיגורן 15 און 16). די גרעב פון PbC2O4 איז געווען קערפול אפטימיזירט צו גוט באלאנסירן דעפעקט פאסיוואציע און לאדונג טראנספארט דורך צופאסן די אקסאליק זויער קאנצענטראציע (סופּלעמענטארע פיגור 17). קראָס-סעקשאַנאַל SEM בילדער פון די אָפּטימיזירטע קאָנטראָל און LOS דעוויסעס ווערן געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי פיגור 18. טיפּישע קראַנט געדיכטקייט (CD) קורוועס פֿאַר קאָנטראָל און LOS דעוויסעס ווערן געוויזן אין פיגור 4c, און די עקסטראַקטעד פּאַראַמעטערס ווערן געגעבן אין סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 3. מאַקסימום מאַכט קאַנווערזשאַן עפעקטיווקייַט (PCE) קאָנטראָל סעלז 23.43% (22.94%), Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2), Voc 1.16 V (1.16 V) און פאַרקערט (פאָרווערטס) סקען. דער פילונג פאַקטאָר (FF) איז 78.40% (76.69%). מאַקסימום PCE LOS PSC איז 25.39% (24.79%), Jsc איז 25.77 mA cm-2, Voc איז 1.18 V, FF איז 83.50% (81.52%) פון פאַרקערט (פאָרווערטס סקען צו). די LOS דעווייס האט דערגרייכט א סערטיפיצירטע פאטאוואטאלישע פאָרשטעלונג פון 24.92% אין א פארטרויענסווערטער דריט-פּאַרטיי פאטאוואטאלישע לאַבאָראַטאָריע (צוגאב פיגור 19). די עקסטערנע קוואַנטום עפעקטיווקייט (EQE) האט געגעבן אן אינטעגרירטע Jsc פון 24.90 mA cm-2 (קאָנטראָל) און 25.18 mA cm-2 (LOS PSC), ריספּעקטיוולי, וואָס איז געווען אין גוטער הסכמה מיט די Jsc געמאסטן אין די סטאַנדאַרט AM 1.5 G ספּעקטרום (פיגור .4ד). די סטאַטיסטישע פאַרשפּרייטונג פון געמאסטענע PCEs פֿאַר קאָנטראָל און LOS PSCs איז געוויזן אין צוגאב פיגור 20.
ווי געוויזן אין פיגור 4e, איז די באַציִונג צווישן Voc און ליכט אינטענסיטעט קאַלקולירט געוואָרן צו שטודירן דעם ווירקונג פון PbC2O4 אויף טראַפּ-אַסיסטירטע ייבערפלאַך רעקאָמבינאַציע. די סלאָופּ פון דער פּאַסיקער ליניע פֿאַר די LOS מיטל איז 1.16 kBT/sq, וואָס איז נידעריקער ווי די סלאָופּ פון דער פּאַסיקער ליניע פֿאַר די קאָנטראָל מיטל (1.31 kBT/sq), באַשטעטיקנדיק אַז LOS איז נוצלעך פֿאַר ינכיבאַטינג ייבערפלאַך רעקאָמבינאַציע דורך דעקאָיז. מיר נוצן ספעיס טשאַרדזש קראַנט לימיטינג (SCLC) טעכנאָלאָגיע צו קוואַנטיטאַטיוו מעסטן די דעפעקט געדיכטקייט פון אַ פּעראָווסקיט פילם דורך מעסטן די טונקל IV קעראַקטעריסטיק פון אַ לאָך מיטל (ITO/PEDOT:PSS/פּעראָווסקיט/ספּיראָ-OMeTAD/Au) ווי געוויזן אין דער פיגור. 4f ווייַזן. די טראַפּ געדיכטקייט ווערט אויסגערעכנט לויט דער פאָרמולע Nt = 2ε0εVTFL/eL2, וואו ε איז די רעלאַטיווע דיעלעקטרישע קאָנסטאַנטע פון ​​דעם פּעראָווסקיט פילם, ε0 איז די דיעלעקטרישע קאָנסטאַנטע פון ​​וואַקוום, VTFL איז די לימיטירנדיקע וואָולטאַזש פֿאַר אָנפֿילן דעם טראַפּ, e איז די לאָדונג, L איז די גרעב פון דעם פּעראָווסקיט פילם (650 נם). די דעפֿעקט געדיכטקייט פון דעם VOC מיטל ווערט אויסגערעכנט צו זיין 1.450 × 1015 cm–3, וואָס איז נידעריקער ווי די דעפֿעקט געדיכטקייט פון דעם קאָנטראָל מיטל, וואָס איז 1.795 × 1015 cm–3.
דער נישט-פארפאקטער אפאראט איז געטעסט געווארן ביים מאקסימום פאוער פונקט (MPP) אונטער פולן טאג-ליכט אונטער שטיקשטאף צו אויספארשן זיין לאנג-טערמין פערפארמענס סטאביליטעט (פיגור 5א). נאך 550 שעה, האט דער LOS אפאראט נאך אלץ געהאלטן 92% פון זיין מאקסימום עפעקטיווקייט, בשעת די קאנטראל אפאראט'ס פערפארמענס איז געפאלן צו 60% פון זיין ארגינעלע פערפארמענס. די פארשפרייטונג פון עלעמענטן אין דעם אלטן אפאראט איז געמאסטן געווארן דורך צייט-פון-פלי צווייטיקע יאן מאסע ספעקטראמעטריע (ToF-SIMS) (פיגור 5ב, ג). א גרויסע אקומולאציע פון ​​יאד קען געזען ווערן אין דעם אויבערשטן גאלד קאנטראל געגנט. די באדינגונגען פון אינערט גאז שוץ שליסן אויס אומגעבונג-פארניכטנדיקע פאקטארן ווי פייכטקייט און זויערשטאף, וואס ווייזט אז אינערליכע מעכאניזמען (ד.ה., יאן מיגראציע) זענען פאראנטווארטליך. לויט ToF-SIMS רעזולטאטן, זענען I- און AuI2- יאנען דעטעקטירט געווארן אין דעם Au עלעקטראד, וואס ווייזט אויף די דיפוזיע פון ​​I פון דעם פעראווסקיט אין Au. די סיגנאל אינטענסיטעט פון I- און AuI2- יאנען אין דעם קאנטראל אפאראט איז בערך 10 מאל העכער ווי יענע פון ​​דעם VOC מוסטער. פריערדיגע באריכטן האבן געוויזן אז יאן דורכדרינגונג קען פירן צו א שנעלע פארקלענערונג אין דער לאך קאנדוקטיוויטעט פון ספּירא-OMeTAD און כעמישע קאראזיע פון ​​דער אויבערשטער עלעקטראד שיכט, דערמיט פארערגערנדיג דעם אינטערפיישעל קאנטאקט אין דעם אפאראט37,38. דער Au עלעקטראד איז אוועקגענומען געווארן און די ספּירא-OMeTAD שיכט איז ריין געמאכט געווארן פון דעם סובסטראט מיט א כלארבענזין לייזונג. מיר האבן דאן כאראקטעריזירט דעם פילם ניצנדיג גרייזינג אינצידענץ X-שטראל דיפראקציע (GIXRD) (פיגור 5ד). די רעזולטאטן ווייזן אז דער קאנטראל פילם האט א קלארע דיפראקציע שפיץ ביי 11.8°, בשעת קיין נייע דיפראקציע שפיץ דערשיינט נישט אין דעם LOS מוסטער. די רעזולטאטן ווייזן אז גרויסע פארלוסטן פון I יאנען אין דעם קאנטראל פילם פירן צו דער דזשענעראציע פון ​​דער δ פאזע, בשעת אין דעם LOS פילם איז דער פראצעס קלאר אינהיביטירט.
575 שעה פון קאנטינעווערליכער MPP טראַקינג פון אַן אומגעחתמעטן מיטל אין אַ שטיקשטאָף אַטמאָספער און 1 זונשייַן אָן אַ UV פילטער. ToF-SIMS פאַרשפּרייטונג פון b I- און c AuI2- יאָנען אין די LOS MPP קאָנטראָל מיטל און אַלטערונג מיטל. די שאָטנס פון געל, גרין און מאַראַנץ קאָרעספּאָנדירן צו Au, Spiro-OMeTAD און פּעראָווסקיט. d GIXRD פון פּעראָווסקיט פילם נאָך MPP טעסט. מקור דאַטן איז צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון מקור דאַטן טעקעס.
טעמפּעראַטור-אָפּהענגיקע קאַנדאַקטיוויטי איז געמאָסטן געוואָרן צו באַשטעטיקן אַז PbC2O4 קען פאַרהיטן יאָן מיגראַציע (צוגאב פיגור 21). די אַקטיוואַציע ענערגיע (Ea) פון יאָן מיגראַציע ווערט באַשטימט דורך מעסטן די ענדערונג אין קאַנדאַקטיוויטי (σ) פון די FAPbI3 פילם ביי פאַרשידענע טעמפּעראַטורן (T) און ניצן די נערנסט-איינשטיין באַציִונג: σT = σ0exp(−Ea/kBT), וואו σ0 איז אַ קאָנסטאַנט, kB איז די באָלצמאַן קאָנסטאַנט. מיר באַקומען דעם ווערט פון Ea פון די שיפּוע פון ​​ln(σT) קעגן 1/T, וואָס איז 0.283 eV פֿאַר די קאָנטראָל און 0.419 eV פֿאַר די LOS מיטל.
אין קורצן, מיר צושטעלן א טעארעטישע פריימווערק צו אידענטיפיצירן דעם דעגראַדאַציע וועג פון FAPbI3 פּעראָווסקיט און דעם איינפלוס פון פארשידענע חסרונות אויף דער ענערגיע באַריער פון דער α-δ פאַזע איבערגאַנג. צווישן די חסרונות, ווערן VI חסרונות טעאָרעטיש פאָרויסגעזאָגט צו לייכט פאַראורזאַכן אַ פאַזע איבערגאַנג פון α צו δ. א וואַסער-נישט-לעזלעכע און כעמיש סטאַביל דיקע שיכט פון PbC2O4 ווערט איינגעפירט צו סטאַביליזירן די α-פאַזע פון ​​FAPbI3 דורך אינהיביטינג די פאָרמירונג פון I וואַקאַנסיעס און די מיגראַציע פון ​​I יאָנען. די סטראַטעגיע ראַדוסירט באַדייטנד די ינטערפיישאַל ניט-ראַדיאַטיוו רעקאָמבינאַציע, פאַרגרעסערט די זונ - צעל עפעקטיווקייט צו 25.39%, און פֿאַרבעסערט די אָפּערייטינג פעסטקייט. אונדזערע רעזולטאַטן צושטעלן גיידאַנס פֿאַר דערגרייכן עפעקטיוו און סטאַביל פאָרמאַמידין PSCs דורך אינהיביטינג די דעפעקט-ינדוסט α צו δ פאַזע איבערגאַנג.
טיטאניום(IV) איזאפראפאקסייד (TTIP, 99.999%) איז געקויפט געווארן פון סיגמא-אלדריך. הידראָכלאָרישע זויער (HCl, 35.0–37.0%) און עטאנאל (וואסער-פריי) זענען געקויפט געווארן פון גואנגזשאָו כעמישע אינדוסטריע. SnO2 (15 wt% צין(IV) אקסייד קאלואידאל דיספערסיע) איז געקויפט געווארן פון אלפא עסאר. בליי(II) יאדיד (PbI2, 99.99%) איז געקויפט געווארן פון TCI שאנגהאיי (כינע). פאָרמאַמידין יאָדיד (FAI, ≥99.5%), פאָרמאַמידין קלאָריד (FACl, ≥99.5%), מעטילאַמין הידראָטשלאָריד (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-טעטראַקיס-(N, N-די-p))-מעטאָקסיאַנילין)-9,9′-ספּיראָביפלאָאָרען (ספּיראָ-OMeTAD, ≥99.5%), ליטיום ביס(טריפלאָראָמעטהאַן)סולפאָנילימיד (Li-TFSI, 99.95%), 4-טערט-בוטילפּירידין (tBP, 96%) איז געקויפט געוואָרן פֿון קסי'אַן פּאָלימער לייט טעכנאָלאָגיע פֿירמע (כינע). N,N-דימעטהילפֿאָרמאַמיד (DMF, 99.8%), דימעטהיל סולפֿאָקסייד (DMSO, 99.9%), יסאָפּראָפּיל אַלקאָהאָל (IPA, 99.8%), כלאָראָבענזין (CB, 99.8%), אַצעטאָניטריל (ACN). געקויפט פֿון סיגמאַ-אַלדריטש. אָקסאַלישע זויער (H2C2O4, 99.9%) איז געקויפט געוואָרן פֿון מאַקלין. אַלע כעמיקאַלן זענען גענוצט געוואָרן ווי זיי זענען באַקומען געוואָרן אָן קיין אַנדערע מאָדיפֿיקאַציעס.
ITO אדער FTO סאַבסטראַטן (1.5 × 1.5 קוביק סענטימעטער) זענען געוואָרן אולטראַסאָניק גערייניקט מיט דיטערדזשענט, אַצעטאָן, און עטאַנאָל פֿאַר 10 מינוט, ריספּעקטיוולי, און דערנאָך געטריקנט אונטער אַ שטיקשטאָף שטראָם. א געדיכטע TiO2 באַריער שיכט איז געוואָרן אָפּגעלייגט אויף אַן FTO סאַבסטראַט מיט אַ לייזונג פון טיטאַניום דייסאָפּראָפּאָקסיביס (אַצעטילאַסעטאָנאַט) אין עטאַנאָל (1/25, וו/וו) אָפּגעלייגט ביי 500 °C פֿאַר 60 מינוט. די SnO2 קאָלאָידאַל דיספּערזיע איז געוואָרן דיילוטאַד מיט דעיאָניזירט וואַסער אין אַ וואָלומען פאַרהעלטעניש פון 1:5. אויף אַ ריינעם סאַבסטראַט באַהאַנדלט מיט UV אָזאָן פֿאַר 20 מינוט, איז אַ דין פילם פון SnO2 נאַנאָפּאַרטיקלען אָפּגעלייגט ביי 4000 רפּם פֿאַר 30 סעקונדעס און דערנאָך פאָרהייצט ביי 150 °C פֿאַר 30 מינוט. פֿאַר די פּעראָווסקיט פּרעקורסאָר לייזונג, זענען 275.2 מג FAI, 737.6 מג PbI2 און FACl (20 מאָל%) אויפגעלייזט געוואָרן אין DMF/DMSO (15/1) געמישט סאָלווענט. די פּעראָווסקיט שיכט איז צוגעגרייט געוואָרן דורך צענטריפוגירן 40 μL פון פּעראָווסקיט פּרעקורסאָר לייזונג אויף שפּיץ פון דער UV-אָזאָן-באַהאַנדלטער SnO2 שיכט ביי 5000 rpm אין אַמביאַנט לופט פֿאַר 25 סעקונדעס. 5 סעקונדעס נאָך דעם לעצטן מאָל, איז 50 μL פון MACl IPA לייזונג (4 מג/מ"ל) שנעל אַראָפּגעלאָזט געוואָרן אויף דעם סאַבסטראַט ווי אַן אַנטי-סאָלווענט. דערנאָך, זענען די פריש צוגעגרייטע פילמען געגליט געוואָרן ביי 150°C פֿאַר 20 מינוט און דערנאָך ביי 100°C פֿאַר 10 מינוט. נאָך קילן דעם פּעראָווסקיט פילם צו צימער טעמפּעראַטור, איז H2C2O4 לייזונג (1, 2, 4 מג אויפֿגעלייזט אין 1 מל IPA) צענטריפוגירט געוואָרן ביי 4000 rpm פֿאַר 30 סעקונדעס צו פּאַסיווירן די פּעראָווסקיט ייבערפלאַך. א ספּיראָ-OMeTAD לייזונג צוגעגרייט דורך מישן 72.3 מג ספּיראָ-OMeTAD, 1 מל CB, 27 µl tBP און 17.5 µl Li-TFSI (520 מג אין 1 מל אַצעטאָניטריל) איז געווען ספּין-קאָוטעד אויף די פילם ביי 4000 רפּם אין 30 סעקונדעס. צום סוף, אַ 100 נם דיקע Au שיכט איז געווען דאַמפּט אין וואַקוום מיט אַ קורס פון 0.05 נם/ס (0~1 נם), 0.1 נם/ס (2~15 נם) און 0.5 נם/ס (16~100 נם).
די SC פאָרשטעלונג פון די פּעראָווסקיט זונ - צעלן איז געמאָסטן געוואָרן מיט אַ Keithley 2400 מעטער אונטער זונ סימולאַטאָר ילומינאַציע (SS-X50) ביי אַ ליכט אינטענסיטעט פון 100 mW/cm2 און וועריפיצירט מיט קאַליברירטע סטאַנדאַרט סיליקאָן זונ - צעלן. סיידן אַנדערש געזאָגט, SP קורוועס זענען געמאָסטן געוואָרן אין אַ ניטראָגען-געפילטע הענטשקע קעסטל ביי צימער טעמפּעראַטור (~25°C) אין פאָרווערטס און פאַרקערט סקען מאָדעס (וואָולטידזש שריט 20 mV, פאַרהאַלטן צייט 10 ms). א שאָטן מאַסקע איז געניצט געוואָרן צו באַשטימען אַן עפעקטיוו שטח פון 0.067 cm2 פֿאַר די געמאָסטענע PSC. EQE מעסטונגען זענען דורכגעפירט געוואָרן אין אַמביאַנט לופט מיט אַ PVE300-IVT210 סיסטעם (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) מיט מאָנאָטשראָמאַטיש ליכט פאָוקיסט אויף די מיטל. פֿאַר מיטל סטאַביליטעט, טעסטינג פון ניט-ענקאַפּסולירטע זונ - צעלן איז דורכגעפירט געוואָרן אין אַ ניטראָגען הענטשקע קעסטל ביי 100 mW/cm2 דרוק אָן אַ UV פילטער. ToF-SIMS איז געמאָסטן מיט PHI nanoTOFII time-of-flight SIMS. טיפקייט פּראָופיילינג איז באקומען מיט אַ 4 kV אַר-יאָן ביקס מיט אַ שטח פון 400×400 מיקראָמעטער.
X-שטראַל פאָטאָעלעקטראָן ספּעקטראָסקאָפּיע (XPS) מעסטונגען זענען דורכגעפירט געוואָרן אויף אַ טערמאָ-VG סייענטיפיק סיסטעם (ESCALAB 250) ניצנדיק מאָנאָטשראָמאַטיזירט Al Kα (פֿאַר XPS מאָדע) ביי אַ דרוק פון 5.0 × 10–7 פּאַ. סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע (SEM) איז דורכגעפירט געוואָרן אויף אַ JEOL-JSM-6330F סיסטעם. די ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע און ראַפנאַס פון די פּעראָווסקיט פילמען זענען געמאסטן געוואָרן ניצנדיק אַטאָמישע קראַפט מיקראָסקאָפּיע (AFM) (Bruker Dimension FastScan). STEM און HAADF-STEM ווערן געהאַלטן ביי די FEI טיטאַן טהעמיס STEM. UV–Vis אַבזאָרפּציע ספּעקטראַ זענען געמאסטן געוואָרן ניצנדיק אַ UV-3600Plus (Shimadzu Corporation). ספעיס טשאַרדזש לימיטינג קראַנט (SCLC) איז רעקאָרדירט ​​געוואָרן אויף אַ Keithley 2400 מעטער. סטאַביל-שטאַט פאָטאָלומינאַסענס (PL) און צייט-רעזאָלוועד פאָטאָלומינאַסענס (TRPL) פון טרעגער לעבן-צייט פאַרפוילן זענען געמאסטן געוואָרן ניצנדיק אַ FLS 1000 פאָטאָלומינאַסענס ספּעקטראָמעטער. PL מאַפּינג בילדער זענען געמאסטן געוואָרן מיט אַ Horiba LabRam ראַמאַן סיסטעם HR Evolution. פוריע טראַנספאָרמאַציע אינפֿראַרעד ספּעקטראָסקאָפּיע (FTIR) איז דורכגעפֿירט געוואָרן מיט אַ Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650 סיסטעם.
אין דעם ארבעט, ניצן מיר די SSW וועג סעמפּלינג מעטאָד צו שטודירן דעם פאַזע יבערגאַנג וועג פון α-פאַזע צו δ-פאַזע. אין דעם SSW מעטאָד, ווערט די באַוועגונג פון דער פּאָטענציעלער ענערגיע ייבערפלאַך באַשטימט דורך דער ריכטונג פון דעם ראַנדאָם ווייך מאָדע (צווייטע דעריוואַטיוו), וואָס אַלאַוז אַ דיטיילד און אָביעקטיוו לערנען פון דער פּאָטענציעלער ענערגיע ייבערפלאַך. אין דעם ארבעט, ווערט וועג סעמפּלינג דורכגעפירט אויף אַ 72-אַטאָם סופּערסעל, און מער ווי 100 ערשט/לעצט צושטאַנד (IS/FS) פּאָרן ווערן געזאַמלט אויף דעם DFT לעוועל. באַזירט אויף דעם IS/FS פּאָרווייז דאַטן סעט, קען דער וועג וואָס פֿאַרבינדט די ערשט סטרוקטור און די לעצטע סטרוקטור באַשטימט ווערן מיט דער קאָרעספּאָנדענץ צווישן אַטאָמען, און דערנאָך ווערט די צוויי-וועג באַוועגונג צוזאמען דער וועריאַבאַל יוניט ייבערפלאַך גענוצט צו גלאַט באַשטימען דעם יבערגאַנג צושטאַנד מעטאָד. (VK-DESV). נאָך זוכן דעם יבערגאַנג צושטאַנד, קען דער וועג מיט דער לאָואַסט באַריער באַשטימט ווערן דורך ראַנגירן די ענערגיע באַריערן.
אלע DFT חשבונות זענען דורכגעפירט געווארן ניצנדיק VASP (ווערסיע 5.3.5), וואו די עלעקטראן-יאָן אינטעראקציעס פון C, N, H, Pb, און I אטאמען ווערן רעפרעזענטירט דורך א פראיעקטירטע פארשטארקטע כוואליע (PAW) סכעמע. די אויסטויש קארעלאציע פונקציע ווערט באשריבן דורך די גענעראליזירטע גראדיענט אפראקסימאציע אין די פערדו-בערק-ערנזערהאף פאראמעטריזאציע. די ענערגיע לימיט פאר פלאכע כוואליעס איז געשטעלט געווארן צו 400 eV. די מאנקהארסט-פעק k-פונקט גריד האט א גרייס פון (2 × 2 × 1). פאר אלע סטרוקטורן, זענען די גיטער און אטאמישע פאזיציעס געווען פולשטענדיג אפטימיזירט ביז די מאקסימום סטרעס קאמפאנענט איז געווען אונטער 0.1 GPa און די מאקסימום קראפט קאמפאנענט איז געווען אונטער 0.02 eV/Å. אין דעם אויבערפלאך מאדעל, האט די אויבערפלאך פון FAPbI3 4 שיכטן, די אונטערשטע שיכט האט פיקסירטע אטאמען וואס סימולירן דעם קערפער פון FAPbI3, און די אויבערשטע דריי שיכטן קענען זיך פריי באוועגן בעת ​​דעם אפטימיזאציע פראצעס. די PbC2O4 שיכט איז 1 מל דיק און געפינט זיך אויף דער I-טערמינאלער ייבערפלאך פון FAPbI3, וואו Pb איז געבונדן צו 1I און 4O.
פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע וועגן דעם שטודיע־פּלאַן, זעט דעם אַבסטראַקט פֿון דער נאַטירלעכער פּאָרטפֿאָליאָ־באַריכט פֿאַרבונדן מיט דעם אַרטיקל.
אלע דאטן באקומען אדער אנאליזירט בעת די שטודיע זענען אריינגערעכנט אין דעם פובליקירטן ארטיקל, ווי אויך אין די שטיצנדיקע אינפארמאציע און רויע דאטן טעקעס. די רויע דאטן וואס ווערן פרעזענטירט אין די שטודיע זענען פאראן ביי https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440. די קוואל דאטן ווערן צוגעשטעלט פאר דעם ארטיקל.
גרין, מ. און אנדערע. זונ - צעל עפעקטיווקייט טאבעלעס (57סטע אויפלאגע). פראגראם. פאטאעלעקטריש. רעסורס. אפליקאציע. 29, 3–15 (2021).
פּאַרקער דזש. און אַנדערע. קאָנטראָלירן דעם וואוקס פון פּעראָווסקיט שיכטן ניצנדיק וואַלאַטאַל אַלקיל אַמאָוניום קלאָרידן. נאַטור 616, 724–730 (2023).
זשאַאָ י. און אַנדערע. אינאַקטיוו (PbI2)2RbCl סטאַביליזירט פּעראָווסקיט פילמען פֿאַר הויך-עפֿעקטיוו זונ - צעלן. וויסנשאַפֿט 377, 531–534 (2022).
טאַן, ק. און אַנדערע. אינווערטירטע פּעראָווסקיט זונ - צעלן ניצנדיק דימעטהילאַקרידיניל דאָפּאַנט. נאַטור, 620, 545–551 (2023).
האַן, ק. און אַנדערע. איינציק קריסטאַלינע פאָרמאַמידין בליי יאָדיד (FAPbI3): איינבליקן אין סטרוקטורעלע, אָפּטישע און עלעקטרישע אייגנשאַפטן. אַדווערב. מאַט. 28, 2253–2258 (2016).
מאַסי, ס. און אַנדערע. סטאַביליזאַציע פון ​​דער שוואַרצער פּעראָווסקיט פאַזע אין FAPbI3 און CsPbI3. AKS ענערגיע קאָמוניקאַציעס. 5, 1974–1985 (2020).
איר, דזש. דזש., און אנדערע. עפעקטיווע פעראווסקיט זונ - צעלן דורך פֿאַרבעסערט טרעגער פאַרוואַלטונג. נאַטור 590, 587–593 (2021).
סאַליבאַ מ. און אַנדערע. אײַנפֿירן רובידיום קאַטיאָנען אין פּעראָווסקיט זונ - צעלן פֿאַרבעסערט פֿאָטאָוואָלטאַישע פאָרשטעלונג. וויסנשאַפֿט 354, 206–209 (2016).
סאַליבאַ מ. און אַנדערע. טריפּל-קאַטיאָן פּעראָווסקיט צעזיום זונ - צעלן: פֿאַרבעסערטע סטאַביליטעט, רעפּראָדוסיביליטי און הויך עפעקטיווקייט. ענערגיע סביבה. די וויסנשאַפֿט. 9, 1989–1997 (2016).
קוי X. און אנדערע. לעצטע פארשריטן אין FAPbI3 פאזע סטאביליזאציע אין הויך-פארשטעלונג פעראווסקיט זונ - צעלן Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
דעלאַגעטאַ ס. און אַנדערע. ראַציאָנאַליזירטע פאָטאָ-אינדוצירטע פאַזע צעשיידונג פון געמישטע האַליד אָרגאַניש-ינאָרגאַנישע פּעראָווסקיטן. נאַט. קאָמוניקירן. 8, 200 (2017).
סלאָטקאַוואַדזש, די.דזשעי. און אַנדערע. ליכט-אינדוצירטע פאַזע צעשיידונג אין האַליד פּעראָווסקיט אַבזאָרבערס. AKS ענערגיע קאָמוניקאַציעס. 1, 1199–1205 (2016).
טשען, ל. און אנדערע. אינטרינסישע פאזע סטאביליטעט און אינטרינסישע באנדגאפ פון פארמאמידין בליי טרייאדיד פעראווסקיט איינציק קריסטאל. אנדזשיווא. כעמיש. אינטערנאציאנאליטעט. עד. 61. e202212700 (2022).
דוינסטי, ע.א. עטק. פארשטיין די דעקאמפאזיציע פון ​​מעטילענעדיאַמאָניום און זיין ראלע אין דער פאַזע סטאַביליזאַציע פון ​​בליי טרייאָדיד פאָרמאַמידין. דזש. כעם. ביטש. 18, 10275–10284 (2023).
לו, הז און אנדערע. עפעקטיווע און סטאַבילע פארע דעפּאַזישאַן פון שוואַרץ פּעראָווסקיט זונ - צעלן FAPbI3. וויסנשאַפֿט 370, 74 (2020).
דאָהערטי, טאַס עטק. סטאַבילע גענייגט אָקטאַכעדראַל האַליד פּעראָווסקיטן אונטערדריקן די לאָקאַליזירטע פאָרמאַציע פון ​​פאַזעס מיט לימיטירטע קעראַקטעריסטיקס. וויסנשאַפֿט 374, 1598–1605 (2021).
האָ, ק. און אַנדערע. מעכאַניזמען פון טראַנספאָרמאַציע און דעגראַדאַציע פון ​​פאָרמאַמידין גריינז און צעזיום און בליי יאָדיד פּעראָווסקיטן אונטערן איינפלוס פון נעץ און ליכט. AKS ענערגיע קאָמוניקאַציעס. 6, 934–940 (2021).
זשענג דזש. און אנדערע. אנטוויקלונג פון פסעוודאהאליד אניאנען פאר α-FAPbI3 פעראווסקיט זונ - צעלן. נאַטור 592, 381–385 (2021).