Nature.com သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ သင်အသုံးပြုနေသော browser ဗားရှင်းတွင် CSS ပံ့ပိုးမှု အကန့်အသတ်ရှိသည်။ အကောင်းဆုံးရလဒ်များအတွက် သင့် browser ၏ ဗားရှင်းအသစ်ကို အသုံးပြုရန် (သို့မဟုတ် Internet Explorer ရှိ compatibility mode ကို ပိတ်ရန်) အကြံပြုအပ်ပါသည်။ ထိုအတောအတွင်း၊ စဉ်ဆက်မပြတ် ပံ့ပိုးမှုရရှိစေရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့သည် ဆိုက်ကို styling သို့မဟုတ် JavaScript မပါဘဲ ပြသနေပါသည်။
lead triiodide perovskite ဆိုလာဆဲလ်များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် defect passivation ကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုခဲ့ကြသော်လည်း α-phase တည်ငြိမ်မှုအပေါ် ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုမှာ မရှင်းလင်းသေးပါ။ ဤနေရာတွင် density functional theory ကို အသုံးပြု၍ formamidine lead triiodide perovskite ၏ degradation လမ်းကြောင်းကို α-phase မှ δ-phase သို့ ပထမဆုံးအကြိမ်အဖြစ် ဖော်ထုတ်ပြီး phase transition energy barrier အပေါ် ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လေ့လာပါသည်။ Simulation ရလဒ်များက iodine vacancy များသည် degradation ဖြစ်စေနိုင်ခြေ အရှိဆုံးဖြစ်ကြောင်း ခန့်မှန်းပါသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းတို့သည် α-δ phase transition အတွက် energy barrier ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပြီး perovskite မျက်နှာပြင်တွင် formation energy အနိမ့်ဆုံးဖြစ်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ perovskite မျက်နှာပြင်ပေါ်သို့ ရေတွင် မပျော်ဝင်နိုင်သော lead oxalate အလွှာသိပ်သည်းစွာ ထည့်သွင်းခြင်းသည် α-phase ၏ decomposition ကို သိသိသာသာ တားဆီးပေးပြီး iodine ၏ migration နှင့် volatilization ကို တားဆီးပေးသည်။ ထို့အပြင်၊ ဤနည်းဗျူဟာသည် interfacial nonradiative recombination ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပြီး ဆိုလာဆဲလ် စွမ်းဆောင်ရည်ကို 25.39% (အသိအမှတ်ပြု 24.92%) အထိ မြှင့်တင်ပေးသည်။ အတုအယောင် 1.5 G လေထုထုထည် ရောင်ခြည်ဖြင့် ထိတွေ့မှုအောက်တွင် အမြင့်ဆုံးပါဝါဖြင့် ၅၅၀ နာရီကြာ လည်ပတ်ပြီးနောက်ပင် အထုပ်မထည့်ထားသော ကိရိယာသည် ၎င်း၏ မူလ 92% ထိရောက်မှုကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ဆဲဖြစ်သည်။
perovskite ဆိုလာဆဲလ် (PSCs) များ၏ ပါဝါပြောင်းလဲခြင်းစွမ်းဆောင်ရည် (PCE) သည် အသိအမှတ်ပြုမှတ်တမ်းအမြင့်ဆုံး ၂၆%၁ သို့ ရောက်ရှိခဲ့သည်။ ၂၀၁၅ ခုနှစ်မှစ၍ ခေတ်မီ PSC များသည် ၎င်း၏ အပူချိန်တည်ငြိမ်မှု အလွန်ကောင်းမွန်ခြင်းနှင့် Shockley-Keisser ကန့်သတ်ချက် 2,3,4 နှင့်နီးစပ်သော ဦးစားပေး bandgap ကြောင့် အလင်းစုပ်ယူသည့်အလွှာအဖြစ် formamidine triiodide perovskite (FAPbI3) ကို ပိုမိုနှစ်သက်ကြသည်။ ကံမကောင်းစွာပဲ၊ FAPbI3 ဖလင်များသည် အခန်းအပူချိန်5,6 တွင် အနက်ရောင် α အဆင့်မှ အဝါရောင်မဟုတ်သော perovskite δ အဆင့်သို့ သာမိုဒိုင်းနမစ်နည်းအရ အဆင့်ကူးပြောင်းမှုကို ကြုံတွေ့ရသည်။ delta အဆင့်ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ကာကွယ်ရန်အတွက် ရှုပ်ထွေးသော perovskite ဖွဲ့စည်းမှုအမျိုးမျိုးကို တီထွင်ခဲ့ကြသည်။ ဤပြဿနာကို ကျော်လွှားရန် အသုံးအများဆုံးဗျူဟာမှာ FAPbI3 ကို methyl ammonium (MA+)၊ cesium (Cs+) နှင့် bromide (Br-) ions များ7,8,9 ပေါင်းစပ်မှုနှင့် ရောစပ်ရန်ဖြစ်သည်။ သို့သော် hybrid perovskites များသည် bandgap broadening နှင့် photoinduced phase separation တို့ကို ခံစားနေရပြီး ရလဒ် PSCs10,11,12 ၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် လည်ပတ်မှုတည်ငြိမ်မှုကို ထိခိုက်စေပါသည်။
မကြာသေးမီက လေ့လာမှုများအရ မည်သည့် doping မှမပါဘဲ သန့်စင်သော single crystal FAPbI3 သည် ၎င်း၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော crystallinity နှင့် ချို့ယွင်းချက်နည်းပါးမှုကြောင့် အလွန်ကောင်းမွန်သော တည်ငြိမ်မှုရှိကြောင်း ပြသထားသည်13,14။ ထို့ကြောင့်၊ bulk FAPbI3 ၏ crystallinity ကို တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် ချို့ယွင်းချက်များကို လျှော့ချခြင်းသည် ထိရောက်ပြီး တည်ငြိမ်သော PSCs2,15 ရရှိရန် အရေးကြီးသော ဗျူဟာတစ်ခုဖြစ်သည်။ သို့သော်၊ FAPbI3 PSC လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း၊ မလိုလားအပ်သော အဝါရောင် hexagonal non-perovskite δ phase သို့ ယိုယွင်းပျက်စီးမှု ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်16။ လုပ်ငန်းစဉ်သည် ချို့ယွင်းချက်ရှိသော နေရာများစွာ ရှိနေခြင်းကြောင့် ရေ၊ အပူနှင့် အလင်းရောင်ကို ပိုမိုထိခိုက်လွယ်သော မျက်နှာပြင်များနှင့် အမှုန်အမွှားနယ်နိမိတ်များတွင် စတင်လေ့ရှိသည်17။ ထို့ကြောင့်၊ FAPbI318 ၏ အနက်ရောင်အဆင့်ကို တည်ငြိမ်စေရန် မျက်နှာပြင်/အမှုန်အမွှား passivation သည် လိုအပ်ပါသည်။ low-dimensional perovskites၊ acid-base Lewis မော်လီကျူးများနှင့် ammonium halide ဆားများကို မိတ်ဆက်ခြင်းအပါအဝင် ချို့ယွင်းချက် passivation ဗျူဟာများစွာသည် formamidine PSCs19,20,21,22 တွင် များစွာတိုးတက်မှုရှိခဲ့သည်။ ယနေ့အထိ၊ လေ့လာမှုအားလုံးနီးပါးသည် ဆိုလာဆဲလ်များတွင် carrier recombination၊ diffusion length နှင့် band structure ကဲ့သို့သော optoelectronic ဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ အခန်းကဏ္ဍကို အာရုံစိုက်ခဲ့ကြသည်22,23,24။ ဥပမာအားဖြင့်၊ သိပ်သည်းဆလုပ်ဆောင်ချက်သီအိုရီ (DFT) ကို ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင်များနှင့် ထောင်ချောက်ဆင်စွမ်းအင်အဆင့်များကို သီအိုရီအရ ခန့်မှန်းရန်အသုံးပြုပြီး၊ ၎င်းကို လက်တွေ့ passivation ဒီဇိုင်းကို လမ်းညွှန်ရန် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုသည်20,25,26။ ချို့ယွင်းချက်အရေအတွက် လျော့နည်းလာသည်နှင့်အမျှ ကိရိယာ၏တည်ငြိမ်မှုသည် ပုံမှန်အားဖြင့် တိုးတက်ကောင်းမွန်လာပါသည်။ သို့သော် formamidine PSCs များတွင်၊ phase stability နှင့် photoelectric properties များအပေါ် ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုယန္တရားများသည် လုံးဝကွဲပြားသင့်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သိသလောက်၊ ချို့ယွင်းချက်များသည် cubic မှ hexagonal (α-δ) phase transition ကို မည်သို့ဖြစ်ပေါ်စေသည်နှင့် α-FAPbI3 perovskite ၏ phase stability အပေါ် မျက်နှာပြင် passivation ၏ အခန်းကဏ္ဍကို အခြေခံနားလည်မှုမှာ နည်းပါးနေဆဲဖြစ်သည်။
ဤတွင်၊ FAPbI3 perovskite ၏ အနက်ရောင် α-အဆင့်မှ အဝါရောင် δ-အဆင့်သို့ ယိုယွင်းပျက်စီးခြင်းလမ်းကြောင်းနှင့် DFT မှတစ်ဆင့် α-မှ-δ-အဆင့် အကူးအပြောင်း၏ စွမ်းအင်အတားအဆီးအပေါ် ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုကို ကျွန်ုပ်တို့ ဖော်ထုတ်ပါသည်။ ဖလင်ထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် စက်ပစ္စည်းလည်ပတ်မှုအတွင်း အလွယ်တကူ ဖြစ်ပေါ်လာသော I လစ်လပ်နေရာများသည် α-δ အဆင့် အကူးအပြောင်းကို စတင်ရန် အလားအလာအရှိဆုံးဖြစ်သည်ဟု ခန့်မှန်းထားသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် in situ reaction မှတစ်ဆင့် FAPbI3 ၏အပေါ်တွင် ရေတွင်မပျော်ဝင်နိုင်သော ဓာတုဗေဒအရ တည်ငြိမ်သော ခဲ oxalate (PbC2O4) ၏ သိပ်သည်းသောအလွှာကို မိတ်ဆက်ပေးခဲ့သည်။ ခဲ oxalate မျက်နှာပြင် (LOS) သည် I လစ်လပ်နေရာများ ဖွဲ့စည်းခြင်းကို တားဆီးပေးပြီး အပူ၊ အလင်းနှင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများဖြင့် လှုံ့ဆော်သောအခါ I အိုင်းယွန်းများ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းကို ကာကွယ်ပေးသည်။ ရလဒ် LOS သည် interfacial nonradiative recombination ကို သိသိသာသာ လျော့ကျစေပြီး FAPbI3 PSC စွမ်းဆောင်ရည်ကို 25.39% (24.92% အထိ အသိအမှတ်ပြုထားသည်) အထိ တိုးတက်စေသည်။ 1.5 G ရောင်ခြည် တုပထားသော လေထုထုထည် (AM) တွင် အမြင့်ဆုံးပါဝါအမှတ် (MPP) တွင် ၅၅၀ နာရီကျော် လည်ပတ်ပြီးနောက် အထုပ်မထည့်ထားသော LOS ကိရိယာသည် ၎င်း၏ မူလစွမ်းဆောင်ရည်၏ ၉၂% ကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ခဲ့သည်။
α အဆင့်မှ δ အဆင့်သို့ ကူးပြောင်းရန် FAPbI3 perovskite ၏ decomposition path ကိုရှာဖွေရန် ab initio တွက်ချက်မှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ ဦးစွာလုပ်ဆောင်ခဲ့ပါသည်။ အသေးစိတ် phase transformation လုပ်ငန်းစဉ်မှတစ်ဆင့်၊ FAPbI3 ၏ cubic α-phase ရှိ three-dimensional corner-sharing [PbI6] octahedron မှ FAPbI3 ၏ hexagonal δ-phase ရှိ one-dimensional edge-sharing [PbI6] octahedron သို့ အသွင်ပြောင်းခြင်းကို ရရှိကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။ breaking 9. Pb-I သည် ပထမအဆင့် (Int-1) တွင် bond တစ်ခုဖွဲ့စည်းပြီး ၎င်း၏ energy barrier သည် Figure 1a တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 0.62 eV/cell သို့ရောက်ရှိပါသည်။ octahedron ကို [0\(\bar{1}\)1] ဦးတည်ချက်သို့ ရွှေ့လိုက်သောအခါ၊ hexagonal short chain သည် 1×1 မှ 1×3၊ 1×4 သို့ ကျယ်ပြန့်လာပြီး နောက်ဆုံးတွင် δ အဆင့်သို့ ဝင်ရောက်ပါသည်။ လမ်းကြောင်းတစ်ခုလုံး၏ ဦးတည်ချက်အချိုးမှာ (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ ဖြစ်သည်။ စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုပုံမှ အောက်ပါအဆင့်များတွင် FAPbI3 ၏ δ အဆင့် နျူကလီးရှင်းဖြစ်ပြီးနောက်၊ စွမ်းအင်အတားအဆီးသည် α အဆင့်အကူးအပြောင်းထက် နိမ့်ကျသည်ကို တွေ့ရှိနိုင်ပြီး ဆိုလိုသည်မှာ အဆင့်အကူးအပြောင်းကို အရှိန်မြှင့်မည်ဖြစ်သည်။ α-အဆင့် ယိုယွင်းပျက်စီးမှုကို နှိမ်နင်းလိုပါက အဆင့်အကူးအပြောင်းကို ထိန်းချုပ်ခြင်း၏ ပထမခြေလှမ်းသည် အလွန်အရေးကြီးသည်မှာ ထင်ရှားပါသည်။
a။ ဘယ်မှညာသို့ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုလုပ်ငန်းစဉ် - အနက်ရောင် FAPbI3 အဆင့် (α-အဆင့်)၊ ပထမဆုံး Pb-I နှောင်ကြိုးဖြတ်တောက်မှု (Int-1) နှင့် နောက်ထပ် Pb-I နှောင်ကြိုးဖြတ်တောက်မှု (Int-2၊ Int -3 နှင့် Int -4) နှင့် အဝါရောင်အဆင့် FAPbI3 (delta အဆင့်)။ b။ အမျိုးမျိုးသော intrinsic point defects များအပေါ်အခြေခံ၍ FAPbI3 ၏ α မှ δ အဆင့်အကူးအပြောင်းအတွက် စွမ်းအင်အတားအဆီးများ။ အစက်ချမျဉ်းသည် ideal crystal (0.62 eV) ၏ စွမ်းအင်အတားအဆီးကိုပြသသည်။ c။ lead perovskite ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ primary point defects များဖွဲ့စည်းခြင်း၏စွမ်းအင်။ abscissa ဝင်ရိုးသည် α-δ အဆင့်အကူးအပြောင်း၏ စွမ်းအင်အတားအဆီးဖြစ်ပြီး၊ ordinate ဝင်ရိုးသည် defect ဖွဲ့စည်းခြင်း၏စွမ်းအင်ဖြစ်သည်။ မီးခိုးရောင်၊ အဝါရောင်နှင့် အစိမ်းရောင်ဖြင့်အရိပ်ချထားသော အစိတ်အပိုင်းများသည် အမျိုးအစား I (EB နိမ့်-FE မြင့်)၊ အမျိုးအစား II (FE မြင့်) နှင့် အမျိုးအစား III (EB နိမ့်-FE နိမ့်) အသီးသီးဖြစ်သည်။ d။ ထိန်းချုပ်မှုတွင် FAPbI3 ၏ defects များဖွဲ့စည်းခြင်း၏စွမ်းအင် VI နှင့် LOS။ e။ ထိန်းချုပ်မှုတွင် ion migration နှင့် FAPbI3 ၏ LOS အတွက် အတားအဆီး I။ f – gf ထိန်းချုပ်မှုတွင် I အိုင်းယွန်းများ (လိမ္မော်ရောင်စက်လုံးများ) နှင့် gLOS FAPbI3 (မီးခိုးရောင်၊ ခဲ၊ ခရမ်းရောင် (လိမ္မော်ရောင်)၊ အိုင်အိုဒင်း (မိုဘိုင်းအိုင်အိုဒင်း)) တို့၏ ရွှေ့ပြောင်းမှု၏ ပုံကြမ်းပုံဖော်ခြင်း (ဘယ်ဘက်- အပေါ်မြင်ကွင်း၊ ညာဘက်- ဖြတ်ပိုင်းပုံ၊ အညိုရောင်)၊ ကာဗွန်၊ အပြာဖျော့ဖျော့ – နိုက်ထရိုဂျင်၊ အနီရောင် – အောက်ဆီဂျင်၊ ပန်းရောင်ဖျော့ဖျော့ – ဟိုက်ဒရိုဂျင်)။ ရင်းမြစ်ဒေတာကို ရင်းမြစ်ဒေတာဖိုင်များပုံစံဖြင့် ပေးထားသည်။
ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် အဓိကအချက်များအဖြစ် သတ်မှတ်ခံထားရသည့် အမျိုးမျိုးသော intrinsic point defects (PbFA၊ IFA၊ PbI နှင့် IPb antisite occupancy၊ Pbi နှင့် Ii interstitial အက်တမ်များ၊ နှင့် VI၊ VFA နှင့် VPb vacancy များ အပါအဝင်) ၏ လွှမ်းမိုးမှုကို စနစ်တကျ လေ့လာခဲ့ပါသည်။ ၎င်းတို့ကို အက်တမ်နှင့် စွမ်းအင်အဆင့် အဆင့်ယိုယွင်းမှုကို ဖြစ်စေသော အမျိုးမျိုးသော intrinsic point defects များ၏ လွှမ်းမိုးမှုကို ပုံ ၁ခ နှင့် နောက်ဆက်တွဲဇယား ၁ တွင် ပြသထားပါသည်။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ ချို့ယွင်းချက်အားလုံးသည် α-δ အဆင့်အကူးအပြောင်း၏ စွမ်းအင်အတားအဆီးကို လျှော့ချပေးသည်မဟုတ်ပါ (ပုံ ၁ခ)။ ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင်နည်းပြီး α-δ အဆင့်အကူးအပြောင်းစွမ်းအင်အတားအဆီးနည်းသော ချို့ယွင်းချက်များကို အဆင့်တည်ငြိမ်မှုကို ထိခိုက်စေသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။ ယခင်က ဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း ခဲကြွယ်ဝသော မျက်နှာပြင်များသည် formamidine PSC27 အတွက် ယေဘုယျအားဖြင့် ထိရောက်မှုရှိသည်ဟု ယူဆရပါသည်။ ထို့ကြောင့် ခဲကြွယ်ဝသော အခြေအနေများအောက်ရှိ PbI2-terminated (100) မျက်နှာပြင်ကို ကျွန်ုပ်တို့ အာရုံစိုက်ပါသည်။ မျက်နှာပြင် intrinsic point defects များ၏ ချို့ယွင်းချက်ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင်ကို ပုံ ၁ဂ နှင့် နောက်ဆက်တွဲဇယား ၁ တွင် ပြသထားပါသည်။ စွမ်းအင်အတားအဆီး (EB) နှင့် အဆင့်အကူးအပြောင်းဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင် (FE) အပေါ်အခြေခံ၍ ဤချို့ယွင်းချက်များကို အမျိုးအစားသုံးမျိုးခွဲခြားထားသည်။ အမျိုးအစား I (EB နည်း-FE မြင့်): IPb၊ VFA နှင့် VPb တို့သည် အဆင့်အကူးအပြောင်းအတွက် စွမ်းအင်အတားအဆီးကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးသော်လည်း ၎င်းတို့တွင် မြင့်မားသော ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင်များရှိသည်။ ထို့ကြောင့် ဤချို့ယွင်းချက်အမျိုးအစားများသည် ရှားပါးစွာ ဖွဲ့စည်းထားသောကြောင့် အဆင့်အကူးအပြောင်းများအပေါ် သက်ရောက်မှု အကန့်အသတ်ရှိသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။ အမျိုးအစား II (EB မြင့်): α-δ အဆင့်အကူးအပြောင်း စွမ်းအင်အတားအဆီး တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်းကြောင့် anti-site ချို့ယွင်းချက်များ PbI၊ IFA နှင့် PbFA တို့သည် α-FAPbI3 perovskite ၏ အဆင့်တည်ငြိမ်မှုကို မထိခိုက်စေပါ။ အမျိုးအစား III (EB နည်း-FE နည်း): ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင် နည်းပါးသော VI၊ Ii နှင့် Pbi ချို့ယွင်းချက်များသည် အနက်ရောင်အဆင့် ယိုယွင်းပျက်စီးမှုကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။ အထူးသဖြင့် အနိမ့်ဆုံး FE နှင့် EB VI ဖြစ်သောကြောင့် အထိရောက်ဆုံး ဗျူဟာမှာ I လစ်လပ်မှုများကို လျှော့ချရန်ဖြစ်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။
VI ကို လျှော့ချရန်အတွက်၊ FAPbI3 ၏ မျက်နှာပြင်ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရန်အတွက် PbC2O4 ၏ သိပ်သည်းသောအလွှာကို ကျွန်ုပ်တို့ တီထွင်ခဲ့ပါသည်။ phenylethylammonium iodide (PEAI) နှင့် n-octylammonium iodide (OAI) ကဲ့သို့သော အော်ဂဲနစ် halide ဆား passivator များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ ရွေ့လျားနိုင်သော halogen အိုင်းယွန်းများ မပါဝင်သော PbC2O4 သည် ဓာတုဗေဒအရ တည်ငြိမ်ပြီး ရေတွင် မပျော်ဝင်ပါ၊ လှုံ့ဆော်မှုပြုလုပ်လိုက်သည်နှင့် အလွယ်တကူ ပျက်ပြယ်သွားပါသည်။ perovskite ၏ မျက်နှာပြင်စိုထိုင်းဆနှင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို ကောင်းမွန်စွာ တည်ငြိမ်စေသည်။ ရေတွင် PbC2O4 ၏ ပျော်ဝင်နိုင်မှုမှာ 0.00065 g/L သာရှိပြီး PbSO428 ထက်ပင် နိမ့်ပါသည်။ ပိုအရေးကြီးသည်မှာ၊ perovskite ဖလင်များပေါ်တွင် LOS ၏ သိပ်သည်းပြီး တူညီသောအလွှာများကို in situ reactions များကို အသုံးပြု၍ ညင်သာစွာ ပြင်ဆင်နိုင်ပါသည် (အောက်တွင်ကြည့်ပါ)။ နောက်ဆက်တွဲပုံ ၁ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း FAPbI3 နှင့် PbC2O4 အကြား interfacial bonding ၏ DFT simulations များကို ကျွန်ုပ်တို့ လုပ်ဆောင်ခဲ့ပါသည်။ နောက်ဆက်တွဲဇယား ၂ တွင် LOS ထိုးသွင်းပြီးနောက် defect formation energy ကို ပြသထားသည်။ LOS သည် VI ချို့ယွင်းချက်များ၏ ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင်ကို 0.69–1.53 eV တိုးစေရုံသာမက ရွှေ့ပြောင်းမျက်နှာပြင်နှင့် ထွက်ပေါက်မျက်နှာပြင်တွင် I ၏ activation စွမ်းအင်ကိုလည်း တိုးစေသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့တွေ့ရှိခဲ့သည် (ပုံ 1e)။ ပထမအဆင့်တွင် I အိုင်းယွန်းများသည် perovskite မျက်နှာပြင်တစ်လျှောက် ရွေ့လျားသွားပြီး VI ​​အိုင်းယွန်းများကို 0.61 eV ၏ စွမ်းအင်အတားအဆီးဖြင့် lattice အနေအထားတွင် ထားခဲ့သည်။ LOS ကို မိတ်ဆက်ပြီးနောက် steric hindrance ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကြောင့် I အိုင်းယွန်းများ ရွှေ့ပြောင်းမှုအတွက် activation စွမ်းအင်သည် .1.28 eV အထိ တိုးလာသည်။ perovskite မျက်နှာပြင်မှ I အိုင်းယွန်းများ ရွှေ့ပြောင်းနေစဉ်အတွင်း VOC ရှိ စွမ်းအင်အတားအဆီးသည် control sample ထက် ပိုမိုမြင့်မားသည် (ပုံ 1e)။ control နှင့် LOS FAPbI3 ရှိ I အိုင်းယွန်း ရွှေ့ပြောင်းလမ်းကြောင်းများ၏ ပုံကြမ်းများကို ပုံ 1 f နှင့် g တွင် အသီးသီးပြသထားသည်။ simulation ရလဒ်များက LOS သည် VI ချို့ယွင်းချက်များ ဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် I ၏ volatilization ကို တားဆီးနိုင်ပြီး α မှ δ phase transition ၏ nucleation ကို တားဆီးပေးကြောင်း ပြသသည်။
oxalic acid နှင့် FAPbI3 perovskite အကြား ဓာတ်ပြုမှုကို စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ oxalic acid နှင့် FAPbI3 တို့၏ ပျော်ရည်များကို ရောနှောပြီးနောက်၊ နောက်ဆက်တွဲပုံ ၂ တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း အဖြူရောင် အနည်အနှစ်များစွာ ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ X-ray diffraction (XRD) (နောက်ဆက်တွဲပုံ ၃) နှင့် Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) (နောက်ဆက်တွဲပုံ ၄) တို့ကို အသုံးပြု၍ အမှုန့်ထုတ်ကုန်ကို သန့်စင်သော PbC2O4 ပစ္စည်းအဖြစ် ခွဲခြားသတ်မှတ်ခဲ့သည်။ နောက်ဆက်တွဲပုံ ၅ တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း oxalic acid သည် isopropyl alcohol (IPA) တွင် အခန်းအပူချိန်တွင် 18 mg/mL ခန့် ပျော်ဝင်နိုင်ပြီး အလွန်ပျော်ဝင်နိုင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။ IPA သည် အသုံးများသော passivation solvent အနေဖြင့် perovskite အလွှာကို အချိန်တိုအတွင်း မပျက်စီးစေသောကြောင့် ၎င်းသည် နောက်ဆက်တွဲ လုပ်ဆောင်မှုကို ပိုမိုလွယ်ကူစေသည်။ ထို့ကြောင့် perovskite အလွှာကို oxalic acid solution တွင်နှစ်ခြင်း သို့မဟုတ် oxalic acid solution ကို perovskite ပေါ်တွင် spin-coating လုပ်ခြင်းဖြင့်၊ အောက်ပါဓာတုညီမျှခြင်းအရ perovskite အလွှာ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ပါးလွှာပြီးသိပ်သည်းသော PbC2O4 ကို လျင်မြန်စွာရရှိနိုင်သည်- H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI။ FAI ကို IPA တွင်ပျော်ဝင်စေပြီး ချက်ပြုတ်နေစဉ်အတွင်း ဖယ်ရှားနိုင်သည်။ LOS ၏အထူကို ဓာတ်ပြုချိန်နှင့် precursor ပါဝင်မှုဖြင့် ထိန်းချုပ်နိုင်သည်။
ထိန်းချုပ်မှုနှင့် LOS perovskite ဖလင်များ၏ စကင်န်နင်း အီလက်ထရွန် မိုက်ခရိုစကုပ် (SEM) ပုံများကို ပုံ ၂က၊ ခ တွင် ပြသထားသည်။ ရလဒ်များအရ perovskite မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်သည် ကောင်းစွာထိန်းသိမ်းထားပြီး အမှုန်အမွှားများစွာသည် အမှုန်အမွှားမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် စုပုံနေပြီး ၎င်းသည် in-situ ဓာတ်ပြုမှုကြောင့် ဖွဲ့စည်းထားသော PbC2O4 အလွှာကို ကိုယ်စားပြုသင့်သည်။ LOS perovskite ဖလင်သည် ထိန်းချုပ်ဖလင်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အနည်းငယ်ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင် (နောက်ဆက်တွဲ ပုံ ၆) နှင့် ရေထိတွေ့ထောင့် ပိုကြီးသည် (နောက်ဆက်တွဲ ပုံ ၇)။ ထုတ်ကုန်၏ မျက်နှာပြင်အလွှာကို ခွဲခြားရန် မြင့်မားသော ရုပ်ထွက်အရည်အသွေးရှိသော transverse transmission electron microscopy (HR-TEM) ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ထိန်းချုပ်ဖလင်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက (ပုံ ၂ဂ)၊ LOS perovskite ၏ အပေါ်ဘက်တွင် 10 nm ခန့် အထူရှိသော တူညီပြီး သိပ်သည်းသော အလွှာပါးတစ်ခုကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်း မြင်နိုင်သည် (နောက်ဆက်တွဲ ပုံ ၂ဃ)။ PbC2O4 နှင့် FAPbI3 အကြား မျက်နှာပြင်ကို စစ်ဆေးရန် high-angle annular dark-field scanning electron microscopy (HAADF-STEM) ကို အသုံးပြု၍ FAPbI3 ၏ ပုံဆောင်ခဲဒေသများနှင့် PbC2O4 ၏ amorphous ဒေသများ ရှိနေခြင်းကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်း တွေ့ရှိနိုင်သည် (နောက်ဆက်တွဲပုံ ၈)။ oxalic acid ဓာတ်ပြုပြီးနောက် perovskite ၏ မျက်နှာပြင်ဖွဲ့စည်းမှုကို ပုံ ၂e-g တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) တိုင်းတာမှုများဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာပြခဲ့သည်။ ပုံ ၂e တွင် C 1s ၏ အမြင့်ဆုံးအမှတ်များသည် 284.8 eV နှင့် 288.5 eV ဝန်းကျင်တွင် သတ်မှတ်ထားသော CC နှင့် FA အချက်ပြမှုများနှင့် သက်ဆိုင်သည်။ control membrane နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက LOS membrane သည် C2O42- ကြောင့်ဟု ယူဆရသော 289.2 eV တွင် အပိုဆောင်းအမြင့်ဆုံးအမှတ်ကို ပြသခဲ့သည်။ LOS perovskite ၏ O 1s ရောင်စဉ်တန်းသည် 531.7 eV၊ 532.5 eV နှင့် 533.4 eV တွင် ဓာတုဗေဒအရ ကွဲပြားသော O 1s ထိပ်သုံးခုကို ပြသထားပြီး၊ OH အစိတ်အပိုင်း၏ oxalate အုပ်စု 30 နှင့် O အက်တမ်များ၏ deprotonated COO၊ C=O နှင့် ကိုက်ညီပါသည် (ပုံ 2e)။ ))။ ထိန်းချုပ်မှုနမူနာအတွက်၊ O 1s ထိပ်အနည်းငယ်ကိုသာ တွေ့ရှိခဲ့ရပြီး၊ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အောက်ဆီဂျင်ဓာတုစုပ်ယူမှုကြောင့်ဟု ယူဆနိုင်သည်။ Pb 4f7/2 နှင့် Pb 4f5/2 ၏ ထိန်းချုပ်မှုအမြှေးပါး ဝိသေသလက္ခဏာများသည် အသီးသီး 138.4 eV နှင့် 143.3 eV တွင် တည်ရှိသည်။ LOS perovskite သည် Pb ထိပ်မှ ပိုမိုမြင့်မားသော ချည်နှောင်စွမ်းအင်ဆီသို့ 0.15 eV ခန့် ရွေ့လျားသွားသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့ပြီး၊ C2O42- နှင့် Pb အက်တမ်များအကြား ပိုမိုအားကောင်းသော အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုရှိကြောင်း ညွှန်ပြသည် (ပုံ 2g)။
a. ထိန်းချုပ်မှုနှင့် b. LOS perovskite ဖလင်များ၏ SEM ပုံများ၊ အပေါ်စီးမှ မြင်ကွင်း။ c. ထိန်းချုပ်မှုနှင့် d. LOS perovskite ဖလင်များ၏ မြင့်မားသော ရုပ်ထွက်အရည်အသွေးရှိသော cross-sectional transmission electron microscopy (HR-TEM)။ e. C. 1s၊ f. O. 1s နှင့် g. Pb 4f perovskite ဖလင်များ၏ မြင့်မားသော ရုပ်ထွက်အရည်အသွေးရှိသော XPS။ ရင်းမြစ်ဒေတာကို ရင်းမြစ်ဒေတာဖိုင်များပုံစံဖြင့် ပေးထားသည်။
DFT ရလဒ်များအရ VI ချို့ယွင်းချက်များနှင့် I ရွှေ့ပြောင်းမှုသည် α မှ δ သို့ အဆင့်ကူးပြောင်းမှုကို အလွယ်တကူဖြစ်စေသည်ဟု သီအိုရီအရ ခန့်မှန်းထားသည်။ ယခင်အစီရင်ခံစာများအရ I2 သည် ဖလင်များကို အလင်းနှင့် အပူဖိစီးမှုများနှင့်ထိတွေ့ပြီးနောက် photoimmersion လုပ်နေစဉ်အတွင်း PC-based perovskite ဖလင်များမှ လျင်မြန်စွာထွက်လာကြောင်း ပြသထားသည်31,32,33။ perovskite ၏ α-အဆင့်အပေါ် ခဲ oxalate ၏ တည်ငြိမ်စေသောအကျိုးသက်ရောက်မှုကို အတည်ပြုရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် control နှင့် LOS perovskite ဖလင်များကို toluene ပါ၀င်သော ပွင့်လင်းမြင်သာသောဖန်ပုလင်းများထဲတွင် အသီးသီးနှစ်မြှုပ်ပြီးနောက် နေရောင်ခြည် 1 ဖြင့် 24 နာရီကြာ ထိတွေ့စေခဲ့သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပုံ 3a တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ultraviolet နှင့် visible light (UV-Vis) toluene ပျော်ရည်၏ စုပ်ယူမှုကို တိုင်းတာခဲ့သည်။ control နမူနာနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက LOS-perovskite တွင် I2 စုပ်ယူမှုပြင်းထန်မှု အလွန်နိမ့်သည်ကို တွေ့ရှိရပြီး compact LOS သည် အလင်းနှစ်မြှုပ်နေစဉ်အတွင်း perovskite ဖလင်မှ I2 ထုတ်လွှတ်မှုကို တားဆီးနိုင်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ အသက်အရွယ်ကြီးသော control နှင့် LOS perovskite ဖလင်များ၏ ဓာတ်ပုံများကို ပုံ 3b နှင့် c ၏ ထည့်သွင်းမှုများတွင် ပြသထားသည်။ LOS perovskite သည် အနက်ရောင်ဖြစ်နေဆဲဖြစ်ပြီး၊ control film အများစုသည် အဝါရောင်ပြောင်းသွားခဲ့သည်။ နှစ်မြှုပ်ထားသော film ၏ UV-မြင်နိုင်သော စုပ်ယူမှုရောင်စဉ်များကို ပုံ ၃ခ၊ ဂ တွင် ပြသထားသည်။ control film တွင် α နှင့် ကိုက်ညီသော စုပ်ယူမှုသည် သိသိသာသာ လျော့နည်းသွားသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့ရပါသည်။ ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံ၏ တိုးတက်ပြောင်းလဲမှုကို မှတ်တမ်းတင်ရန် X-ray တိုင်းတာမှုများကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ၂၄ နာရီကြာ အလင်းရောင်ပေးပြီးနောက်၊ control perovskite သည် အားကောင်းသော အဝါရောင် δ-phase signal (11.8°) ကို ပြသခဲ့ပြီး၊ LOS perovskite သည် ကောင်းမွန်သော အနက်ရောင်အဆင့်ကို ထိန်းသိမ်းထားဆဲဖြစ်သည် (ပုံ ၃ဃ)။
ထိန်းချုပ်ဖလင်နှင့် LOS ဖလင်ကို နေရောင်ခြည် ၁ အောက်တွင် ၂၄ နာရီကြာ နှစ်မြှုပ်ထားသည့် toluene ပျော်ရည်များ၏ UV မြင်နိုင်သော စုပ်ယူမှုရောင်စဉ်များ။ အတွင်းပုံတွင် ဖလင်တစ်ခုစီကို toluene ပမာဏတူညီစွာနှစ်မြှုပ်ထားသည့် ဖန်ပုလင်းတစ်လုံးကို ပြသထားသည်။ b ထိန်းချုပ်ဖလင်နှင့် c LOS ဖလင်၏ UV-Vis စုပ်ယူမှုရောင်စဉ်များကို နေရောင်ခြည် ၁ အောက်တွင် ၂၄ နာရီကြာ နှစ်မြှုပ်ခြင်းမပြုမီနှင့် ပြုလုပ်ပြီးနောက်။ အတွင်းပုံတွင် စမ်းသပ်ဖလင်၏ ဓာတ်ပုံတစ်ပုံကို ပြသထားသည်။ d ထိန်းချုပ်ဖလင်နှင့် LOS ဖလင်များ၏ X-ray diffraction ပုံစံများကို ၂၄ နာရီကြာ ထိတွေ့မှုမပြုမီနှင့် ပြုလုပ်ပြီးနောက်။ ထိန်းချုပ်ဖလင် e နှင့် ဖလင် f ထိတွေ့မှုမပြုမီ LOS တို့၏ SEM ပုံများ။ ရင်းမြစ်ဒေတာကို ရင်းမြစ်ဒေတာဖိုင်များပုံစံဖြင့် ပေးထားသည်။
ပုံ ၃e၊ f တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ၂၄ နာရီကြာ အလင်းရောင်ပေးပြီးနောက် perovskite ဖလင်၏ အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲမှုများကို လေ့လာရန် scanning electron microscopy (SEM) တိုင်းတာမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ control film တွင်၊ အမှုန်အမွှားကြီးများကို ဖျက်ဆီးပြီး အပ်ငယ်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် δ-phase product FAPbI3 (ပုံ ၃e) ၏ morphology နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။ LOS ဖလင်များအတွက်၊ perovskite အမှုန်အမွှားများသည် ကောင်းမွန်သော အခြေအနေတွင် ရှိနေပါသည် (ပုံ ၃f)။ ရလဒ်များအရ I ဆုံးရှုံးမှုသည် အနက်ရောင်အဆင့်မှ အဝါရောင်အဆင့်သို့ ကူးပြောင်းခြင်းကို သိသိသာသာ ဖြစ်ပေါ်စေပြီး PbC2O4 သည် အနက်ရောင်အဆင့်ကို တည်ငြိမ်စေပြီး I ဆုံးရှုံးမှုကို ကာကွယ်ပေးကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။ မျက်နှာပြင်ရှိ လစ်လပ်သိပ်သည်းဆသည် အမှုန်အမွှားအစုအဝေးထက် များစွာပိုမိုမြင့်မားသောကြောင့်၊ ၃၄ ဤအဆင့်သည် အမှုန်အမွှား၏ မျက်နှာပြင်တွင် ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်ခြေ ပိုများပါသည်။ တစ်ပြိုင်နက်တည်းတွင် iodine ထုတ်လွှတ်ပြီး VI ​​ကို ဖွဲ့စည်းသည်။ DFT မှ ခန့်မှန်းထားသည့်အတိုင်း၊ LOS သည် VI ချို့ယွင်းချက်များ ဖွဲ့စည်းခြင်းကို တားဆီးနိုင်ပြီး perovskite မျက်နှာပြင်သို့ I အိုင်းယွန်းများ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းကို တားဆီးနိုင်သည်။
ထို့အပြင်၊ လေထုအတွင်းရှိ perovskite အလွှာများ၏ အစိုဓာတ်ခံနိုင်ရည်အပေါ် PbC2O4 အလွှာ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှု (ဆွေမျိုးစိုထိုင်းဆ 30-60%) ကို လေ့လာခဲ့သည်။ နောက်ဆက်တွဲပုံ 9 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ LOS perovskite သည် ၁၂ ရက်ကြာပြီးနောက် အနက်ရောင်ဖြစ်နေသေးပြီး ထိန်းချုပ်အလွှာသည် အဝါရောင်ပြောင်းသွားသည်။ XRD တိုင်းတာမှုများတွင်၊ ထိန်းချုပ်အလွှာသည် FAPbI3 ၏ δ အဆင့်နှင့်ကိုက်ညီသော 11.8° တွင် အမြင့်ဆုံးအထွတ်အထိပ်ကို ပြသပြီး LOS perovskite သည် အနက်ရောင် α အဆင့်ကို ထိန်းသိမ်းထားသည် (နောက်ဆက်တွဲပုံ 10)။
perovskite မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ lead oxalate ၏ passivation effect ကိုလေ့လာရန် steady-state photoluminescence (PL) နှင့် time-resolved photoluminescence (TRPL) တို့ကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။ ပုံ ၄က တွင် LOS film သည် PL intensity တိုးလာကြောင်းပြသထားသည်။ PL mapping image တွင် 10 × 10 μm2 ဧရိယာတစ်ခုလုံးရှိ LOS film ၏ intensity သည် control film ထက်ပိုမိုမြင့်မားသည် (Supplementary Figure 11)၊ PbC2O4 သည် perovskite film ကို uniformly passivate လုပ်ကြောင်းဖော်ပြသည်။ carrier lifetime ကို single exponential function ဖြင့် TRPL decay ကိုခန့်မှန်းခြင်းဖြင့်ဆုံးဖြတ်သည် (ပုံ ၄ခ)။ LOS film ၏ carrier lifetime သည် 5.2 μs ဖြစ်ပြီး carrier lifetime 0.9 μs ရှိသော control film ထက်များစွာပိုရှည်ပြီး surface nonradiative recombination လျော့နည်းသွားကြောင်းညွှန်ပြသည်။
ဖန်အလွှာများပေါ်ရှိ perovskite ဖလင်များ၏ ယာယီ PL ၏ တည်ငြိမ်သောအခြေအနေ PL နှင့် b-spectra။ c ကိရိယာ၏ SP မျဉ်းကွေး (FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au)။ d အထိရောက်ဆုံးကိရိယာမှ ပေါင်းစပ်ထားသော EQE ရောင်စဉ်တန်းနှင့် Jsc EQE ရောင်စဉ်တန်း။ d Voc ပုံကြမ်းပေါ်တွင် perovskite ကိရိယာ၏ အလင်းပြင်းအားပေါ် မူတည်ခြင်း။ f ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au clean hole ကိရိယာကို အသုံးပြုသည့် ပုံမှန် MKRC ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု။ VTFL သည် အမြင့်ဆုံး trap ဖြည့်ဗို့အားဖြစ်သည်။ ဤဒေတာမှ ကျွန်ုပ်တို့သည် trap သိပ်သည်းဆ (Nt) ကို တွက်ချက်ခဲ့သည်။ ရင်းမြစ်ဒေတာကို ရင်းမြစ်ဒေတာဖိုင်များပုံစံဖြင့် ပေးထားသည်။
ခဲ oxalate အလွှာ၏ စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လေ့လာရန်အတွက်၊ ရိုးရာ FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au အဆက်အသွယ်ဖွဲ့စည်းပုံကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ FACl သည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး FAPbI335 ၏ band gap ကို ရှောင်ရှားနိုင်သောကြောင့် ပိုမိုကောင်းမွန်သော စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို ရရှိရန် methylamine hydrochloride (MACl) အစား perovskite precursor အတွက် ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းအဖြစ် formamidine chloride (FACl) ကို အသုံးပြုပါသည် (အသေးစိတ်နှိုင်းယှဉ်မှုအတွက် နောက်ဆက်တွဲပုံ ၁ နှင့် ၂ ကိုကြည့်ပါ)။ ). 12-14). diethyl ether (DE) သို့မဟုတ် chlorobenzene (CB)36 နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက perovskite film များတွင် ပိုမိုကောင်းမွန်သော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးနှင့် ဦးစားပေး ဦးတည်ချက်ကို ပေးစွမ်းသောကြောင့် IPA ကို antisolvent အဖြစ် ရွေးချယ်ခဲ့သည် (နောက်ဆက်တွဲပုံ ၁၅ နှင့် ၁၆)။ PbC2O4 ၏ အထူကို oxalic acid ပါဝင်မှုကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် defect passivation နှင့် charge transport ကို ကောင်းစွာဟန်ချက်ညီစေရန် ဂရုတစိုက် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ထားသည် (နောက်ဆက်တွဲပုံ ၁၇)။ အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသော ထိန်းချုပ်မှုနှင့် LOS စက်ပစ္စည်းများ၏ ဖြတ်ပိုင်း SEM ပုံများကို နောက်ဆက်တွဲပုံ ၁၈ တွင် ပြသထားသည်။ ထိန်းချုပ်မှုနှင့် LOS စက်ပစ္စည်းများအတွက် ပုံမှန်လျှပ်စီးကြောင်းသိပ်သည်းဆ (CD) မျဉ်းကွေးများကို နောက်ဆက်တွဲဇယား ၃ တွင် ပြသထားပြီး ထုတ်ယူထားသော parameter များကို နောက်ဆက်တွဲဇယား ၃ တွင် ဖော်ပြထားသည်။ အမြင့်ဆုံးပါဝါပြောင်းလဲခြင်းစွမ်းဆောင်ရည် (PCE) ထိန်းချုပ်ဆဲလ်များ ၂၃.၄၃% (၂၂.၉၄%)၊ Jsc ၂၅.၇၅ mA cm-၂ (၂၅.၇၄ mA cm-၂)၊ Voc ၁.၁၆ V (၁.၁၆ V) နှင့် ပြောင်းပြန် (ရှေ့သို့) scan။ ဖြည့်သွင်းမှုအချက် (FF) သည် ၇၈.၄၀% (၇၆.၆၉%) ဖြစ်သည်။ အမြင့်ဆုံး PCE LOS PSC သည် ၂၅.၃၉% (၂၄.၇၉%)၊ Jsc သည် ၂၅.၇၇ mA cm-၂၊ Voc ၁.၁၈ V၊ FF သည် ပြောင်းပြန် (ရှေ့သို့ Scan) မှ ၈၃.၅၀% (၈၁.၅၂%) ဖြစ်သည်။ LOS ကိရိယာသည် ယုံကြည်စိတ်ချရသော ပြင်ပ photovoltaic ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် 24.92% ၏ အသိအမှတ်ပြု photovoltaic စွမ်းဆောင်ရည်ကို ရရှိခဲ့သည် (နောက်ဆက်တွဲပုံ 19)။ ပြင်ပ quantum efficiency (EQE) သည် integrated Jsc အသီးသီး 24.90 mA cm-2 (ထိန်းချုပ်မှု) နှင့် 25.18 mA cm-2 (LOS PSC) ကို ပေးခဲ့ပြီး ၎င်းသည် စံ AM 1.5 G spectrum တွင် တိုင်းတာထားသော Jsc နှင့် ကောင်းမွန်စွာ ကိုက်ညီပါသည် (ပုံ 4d)။ ထိန်းချုပ်မှုနှင့် LOS PSC များအတွက် တိုင်းတာထားသော PCE များ၏ စာရင်းအင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို နောက်ဆက်တွဲပုံ 20 တွင် ပြသထားသည်။
ပုံ ၄e တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ Voc နှင့် အလင်းပြင်းအားကြား ဆက်နွယ်မှုကို trap-assisted surface recombination အပေါ် PbC2O4 ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လေ့လာရန် တွက်ချက်ခဲ့သည်။ LOS device အတွက် fitted line ၏ slope သည် 1.16 kBT/sq ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် control device အတွက် fitted line ၏ slope (1.31 kBT/sq) ထက် နိမ့်ကျပြီး LOS သည် decoys များမှ surface recombination ကို ဟန့်တားရာတွင် အသုံးဝင်ကြောင်း အတည်ပြုသည်။ ပုံ ၄f တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း hole device (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) ၏ dark IV characteristic ကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့် perovskite film ၏ defect density ကို ပမာဏအားဖြင့် တိုင်းတာရန် space charge current limiting (SCLC) နည်းပညာကို အသုံးပြုပါသည်။ ပြပါ။ ထောင်ချောက်သိပ်သည်းဆကို Nt = 2ε0εVTFL/eL2 ဖော်မြူလာဖြင့် တွက်ချက်ထားပြီး၊ ε သည် perovskite ဖလင်၏ ဆွေမျိုး dielectric constant၊ ε0 သည် vacuum ၏ dielectric constant၊ VTFL သည် ထောင်ချောက်ဖြည့်ရန်အတွက် ကန့်သတ်ဗို့အား၊ e သည် အားသွင်း၊ L သည် perovskite ဖလင်၏ အထူ (650 nm) ဖြစ်သည်။ VOC ကိရိယာ၏ ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆကို 1.450 × 1015 cm–3 ဟု တွက်ချက်ထားပြီး၊ ၎င်းသည် control device ၏ ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆ (1.795 × 1015 cm–3) ထက် နိမ့်သည်။
အထုပ်မထည့်ထားသော ကိရိယာကို ၎င်း၏ရေရှည်စွမ်းဆောင်ရည်တည်ငြိမ်မှုကို စစ်ဆေးရန်အတွက် နိုက်ထရိုဂျင်အောက်ရှိ နေ့အလင်းရောင်အပြည့်အောက်တွင် အမြင့်ဆုံးပါဝါအမှတ် (MPP) တွင် စမ်းသပ်ခဲ့သည် (ပုံ ၅က)။ ၅၅၀ နာရီအကြာတွင် LOS ကိရိယာသည် ၎င်း၏အမြင့်ဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်၏ ၉၂% ကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ဆဲဖြစ်ပြီး ထိန်းချုပ်ကိရိယာ၏စွမ်းဆောင်ရည်မှာ ၎င်း၏မူလစွမ်းဆောင်ရည်၏ ၆၀% အထိ ကျဆင်းသွားခဲ့သည်။ ကိရိယာဟောင်းရှိ ဒြပ်စင်များ၏ဖြန့်ဖြူးမှုကို time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) (ပုံ ၅ခ၊ ဂ) ဖြင့် တိုင်းတာခဲ့သည်။ ရွှေအပေါ်ပိုင်းထိန်းချုပ်မှုဧရိယာတွင် အိုင်အိုဒင်းများစွာစုပုံနေသည်ကို မြင်တွေ့နိုင်သည်။ ဓာတ်ငွေ့ကာကွယ်မှုအခြေအနေများသည် အစိုဓာတ်နှင့် အောက်ဆီဂျင်ကဲ့သို့သော ပတ်ဝန်းကျင်ကို ယိုယွင်းပျက်စီးစေသောအချက်များကို ဖယ်ထုတ်ထားပြီး အတွင်းပိုင်းယန္တရားများ (ဆိုလိုသည်မှာ အိုင်းယွန်းရွှေ့ပြောင်းခြင်း) ကြောင့်ဖြစ်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ToF-SIMS ရလဒ်များအရ Au အီလက်ထရုဒ်တွင် I- နှင့် AuI2- အိုင်းယွန်းများကို တွေ့ရှိခဲ့ပြီး perovskite မှ Au သို့ I ပျံ့နှံ့သွားသည်ကို ညွှန်ပြသည်။ ထိန်းချုပ်ကိရိယာရှိ I- နှင့် AuI2- အိုင်းယွန်းများ၏ အချက်ပြပြင်းထန်မှုသည် VOC နမူနာထက် ၁၀ ဆခန့်ပိုများသည်။ ယခင်အစီရင်ခံစာများအရ အိုင်းယွန်းစိမ့်ဝင်မှုသည် spiro-OMeTAD ၏ အပေါက်လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို လျင်မြန်စွာကျဆင်းစေပြီး အပေါ်ဆုံးလျှပ်ကူးပစ္စည်းအလွှာ၏ ဓာတုချေးခြင်းကို ဖြစ်စေနိုင်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် ကိရိယာရှိ အပြန်အလှန်ထိတွေ့မှုကို ယိုယွင်းစေနိုင်ကြောင်း ပြသထားသည်37,38။ Au လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို ဖယ်ရှားပြီး spiro-OMeTAD အလွှာကို ကလိုရိုဘန်ဇင်းအရည်ဖြင့် အလွှာမှ သန့်စင်ခဲ့သည်။ ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) (ပုံ 5d) ကို အသုံးပြု၍ ဖလင်ကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြခဲ့သည်။ ရလဒ်များအရ ထိန်းချုပ်ဖလင်တွင် 11.8° တွင် ထင်ရှားသော diffraction peak ရှိပြီး LOS နမူနာတွင် diffraction peak အသစ်မပေါ်ကြောင်း ပြသသည်။ ရလဒ်များအရ ထိန်းချုပ်ဖလင်တွင် I ions များ ဆုံးရှုံးမှုများပြားခြင်းသည် δ အဆင့်ကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး LOS ဖလင်တွင် ဤလုပ်ငန်းစဉ်ကို ထင်ရှားစွာ တားဆီးထားကြောင်း ပြသသည်။
UV filter မပါဘဲ တံဆိပ်မခတ်ထားသော ကိရိယာတစ်ခု၏ နိုက်ထရိုဂျင်လေထုထဲတွင် ၅၇၅ နာရီကြာ MPP ခြေရာခံခြင်းနှင့် နေရောင်ခြည် ၁ ခု။ LOS MPP ထိန်းချုပ်ကိရိယာနှင့် အိုမင်းနေသောကိရိယာတွင် bI- နှင့် c AuI2- အိုင်းယွန်းများ၏ ToF-SIMS ဖြန့်ဖြူးမှု။ အဝါရောင်၊ အစိမ်းရောင်နှင့် လိမ္မော်ရောင်အရိပ်များသည် Au၊ Spiro-OMeTAD နှင့် perovskite တို့နှင့် ကိုက်ညီသည်။ MPP စမ်းသပ်မှုပြီးနောက် perovskite ဖလင်၏ d GIXRD။ ရင်းမြစ်ဒေတာကို ရင်းမြစ်ဒေတာဖိုင်များပုံစံဖြင့် ပေးထားသည်။
PbC2O4 သည် အိုင်းယွန်းရွှေ့ပြောင်းမှုကို ဟန့်တားနိုင်ကြောင်း အတည်ပြုရန်အတွက် အပူချိန်ပေါ်မူတည်သော လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို တိုင်းတာခဲ့သည် (နောက်ဆက်တွဲပုံ ၂၁)။ အိုင်းယွန်းရွှေ့ပြောင်းမှု၏ အသက်ဝင်စွမ်းအင် (Ea) ကို မတူညီသောအပူချိန် (T) တွင် FAPbI3 ဖလင်၏ လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း (σ) ပြောင်းလဲမှု (σ) ကို တိုင်းတာခြင်းနှင့် Nernst-Einstein ဆက်နွယ်မှုကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်- σT = σ0exp(−Ea/kBT)၊ σ0 သည် ကိန်းသေဖြစ်ပြီး kB သည် Boltzmann ကိန်းသေဖြစ်သည်။ ln(σT) နှင့် 1/T တို့၏ စောင်းမှ Ea တန်ဖိုးကို ရရှိပြီး ၎င်းသည် ထိန်းချုပ်မှုအတွက် 0.283 eV နှင့် LOS device အတွက် 0.419 eV ဖြစ်သည်။
အကျဉ်းချုပ်အားဖြင့်၊ FAPbI3 perovskite ၏ ယိုယွင်းပျက်စီးမှုလမ်းကြောင်းနှင့် α-δ အဆင့်အကူးအပြောင်း၏ စွမ်းအင်အတားအဆီးအပေါ် ချို့ယွင်းချက်အမျိုးမျိုး၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုကို ဖော်ထုတ်ရန် သီအိုရီဆိုင်ရာ မူဘောင်တစ်ခုကို ကျွန်ုပ်တို့ ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ ဤချို့ယွင်းချက်များထဲတွင် VI ချို့ယွင်းချက်များသည် α မှ δ သို့ အဆင့်အကူးအပြောင်းကို အလွယ်တကူဖြစ်စေသည်ဟု သီအိုရီအရ ခန့်မှန်းထားပါသည်။ ရေတွင်မပျော်ဝင်နိုင်သော၊ ဓာတုဗေဒအရ တည်ငြိမ်သော PbC2O4 ၏ သိပ်သည်းသောအလွှာကို မိတ်ဆက်ပေးထားပြီး I vacancies ဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် I ions များ၏ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းကို ဟန့်တားခြင်းဖြင့် FAPbI3 ၏ α-အဆင့်ကို တည်ငြိမ်စေသည်။ ဤနည်းဗျူဟာသည် interfacial non-radiative recombination ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပြီး၊ solar cell စွမ်းဆောင်ရည်ကို 25.39% အထိ မြှင့်တင်ပေးပြီး လည်ပတ်မှုတည်ငြိမ်မှုကို တိုးတက်စေသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ရလဒ်များသည် ချို့ယွင်းချက်ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော α မှ δ အဆင့်အကူးအပြောင်းကို ဟန့်တားခြင်းဖြင့် ထိရောက်ပြီး တည်ငြိမ်သော formamidine PSCs များရရှိရန် လမ်းညွှန်ချက်ပေးသည်။
တိုက်တေနီယမ်(IV) အိုင်ဆိုပရိုပောက်ဆိုဒ် (TTIP, 99.999%) ကို Sigma-Aldrich မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ် (HCl, 35.0–37.0%) နှင့် အီသနော (ရေမရှိ) ကို Guangzhou Chemical Industry မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ SnO2 (15 wt% tin(IV) oxide colloidal dispersion) ကို Alfa Aesar မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ခဲ(II) အိုင်အိုဒိုက် (PbI2, 99.99%) ကို TCI Shanghai (တရုတ်) မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ဖော်မာဒင်း အိုင်အိုဒိုက် (FAI, ≥99.5%), ဖော်မာဒင်း ကလိုရိုက် (FACl, ≥99.5%), မီသိုင်းလမင်း ဟိုက်ဒရိုကလိုရိုက် (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-tetrakis-(N , N-di-p) )-methoxyaniline)-9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD, ≥99.5%), လစ်သီယမ် bis(trifluoromethane)sulfonylimide (Li-TFSI, 99.95%), 4-tert -butylpyridine (tBP, 96%) ကို Xi'an Polymer Light Technology Company (တရုတ်) မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ N,N-dimethylformamide (DMF, 99.8%), dimethyl sulfoxide (DMSO, 99.9%), isopropyl alcohol (IPA, 99.8%), chlorobenzene (CB, 99.8%), acetonitrile (ACN)။ Sigma-Aldrich မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ Oxalic acid (H2C2O4, 99.9%) ကို Macklin မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ဓာတုပစ္စည်းအားလုံးကို အခြားပြုပြင်မွမ်းမံမှုများမပါဘဲ ရရှိသည့်အတိုင်း အသုံးပြုခဲ့သည်။
ITO သို့မဟုတ် FTO အောက်ခံများ (1.5 × 1.5 cm2) ကို ဆပ်ပြာရည်၊ အက်စီတုန်းနှင့် အီသနောတို့ဖြင့် အသီးသီး ၁၀ မိနစ်ကြာ အာထရာဆောင်းဖြင့် သန့်စင်ပြီးနောက် နိုက်ထရိုဂျင်စီးကြောင်းအောက်တွင် အခြောက်ခံခဲ့သည်။ သိပ်သည်းသော TiO2 အတားအဆီးအလွှာကို အီသနော (1/25, v/v) တွင် ထည့်ထားသော တိုက်တေနီယမ် ဒိုင်အိုင်ဆိုပရိုပိုဆီဘစ် (အက်စီတိုင်းလက်စတိုနိတ်) ပျော်ရည်ကို အသုံးပြု၍ FTO အောက်ခံပေါ်တွင် သိပ်သည်းသော TiO2 အတားအဆီးအလွှာကို ထားခဲ့ပြီး 500°C တွင် 60 မိနစ်ကြာ ထားခဲ့သည်။ SnO2 ကော်လိုက်ဒယ် ပျံ့နှံ့မှုကို အိုင်းယွန်းကင်းစင်သောရေဖြင့် 1:5 အချိုးဖြင့် ရောစပ်ခဲ့သည်။ UV အိုဇုန်းဖြင့် မိနစ် ၂၀ ကြာ ဓာတ်ပြုထားသော သန့်ရှင်းသော အောက်ခံပေါ်တွင် SnO2 နာနိုအမှုန်အမွှားအလွှာပါးတစ်ခုကို 4000 rpm တွင် စက္ကန့် ၃၀ ကြာ ထားပြီးနောက် 150°C တွင် မိနစ် ၃၀ ကြာ အပူပေးခဲ့သည်။ perovskite precursor ပျော်ရည်အတွက် 275.2 mg FAI၊ 737.6 mg PbI2 နှင့် FACl (20 mol%) တို့ကို DMF/DMSO (15/1) ရောစပ်ပျော်ရည်တွင် ပျော်ဝင်စေခဲ့သည်။ perovskite အလွှာကို UV-ozone-treated SnO2 အလွှာပေါ်တွင် perovskite precursor ပျော်ရည် ၄၀ μL ကို ပတ်ဝန်းကျင်လေထုထဲတွင် 5000 rpm ဖြင့် ၂၅ စက္ကန့်ကြာ centrifuge လုပ်ခြင်းဖြင့် ပြင်ဆင်ခဲ့သည်။ နောက်ဆုံးအကြိမ်အဖြစ် ၅ စက္ကန့်အကြာတွင် MACl3 IPA ပျော်ရည် ၅၀ μL (၄ mg/mL) ကို antisolvent အဖြစ် substrate ပေါ်သို့ လျင်မြန်စွာ ပစ်ချခဲ့သည်။ ထို့နောက် အသစ်ပြင်ဆင်ထားသော ဖလင်များကို ၁၅၀°C တွင် ၂၀ မိနစ်ကြာ အပူပေးပြီး ၁၀၀°C တွင် ၁၀ မိနစ်ကြာ အပူပေးခဲ့သည်။ perovskite ဖလင်ကို အခန်းအပူချိန်အထိ အအေးခံပြီးနောက် H2C2O4 ပျော်ရည် (၁ mL IPA တွင် ပျော်ဝင်နေသော ၁, ၂, ၄ mg) ကို perovskite မျက်နှာပြင်ကို passivate ဖြစ်စေရန် ၄၀၀၀ rpm ဖြင့် ၃၀ စက္ကန့်ကြာ centrifuge လုပ်ခဲ့သည်။ ၇၂.၃ မီလီဂရမ် spiro-OMeTAD၊ ၁ မီလီလီတာ CB၊ ၂၇ µl tBP နှင့် ၁၇.၅ µl Li-TFSI (၁ မီလီလီတာ acetonitrile တွင် ၅၂၀ မီလီဂရမ်) တို့ကို ရောစပ်ခြင်းဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော spiro-OMeTAD ပျော်ရည်ကို ဖလင်ပေါ်တွင် ၄၀၀၀ rpm ဖြင့် ၃၀ စက္ကန့်အတွင်း spin-coated လုပ်ခဲ့သည်။ နောက်ဆုံးတွင် ၁၀၀ nm အထူ Au အလွှာကို ၀.၀၅ nm/s (၀~၁ nm)၊ ၀.၁ nm/s (၂~၁၅ nm) နှင့် ၀.၅ nm/s (၁၆~၁၀၀ nm) နှုန်းဖြင့် vacuum တွင် အငွေ့ပျံစေခဲ့သည်။
perovskite ဆိုလာဆဲလ်များ၏ SC စွမ်းဆောင်ရည်ကို နေရောင်ခြည်အတု အလင်းရောင်အောက်တွင် Keithley 2400 မီတာ (SS-X50) ကို အသုံးပြု၍ အလင်းပြင်းအား 100 mW/cm2 ဖြင့် တိုင်းတာခဲ့ပြီး ချိန်ညှိထားသော စံဆီလီကွန် ဆိုလာဆဲလ်များကို အသုံးပြု၍ အတည်ပြုခဲ့သည်။ အခြားနည်းဖြင့် မဖော်ပြထားပါက၊ SP မျဉ်းကွေးများကို အခန်းအပူချိန် (~25°C) ရှိ နိုက်ထရိုဂျင်ဖြည့်ထားသော လက်အိတ်သေတ္တာတွင် forward နှင့် reverse scan mode (voltage step 20 mV၊ delay time 10 ms) ဖြင့် တိုင်းတာခဲ့သည်။ တိုင်းတာထားသော PSC အတွက် 0.067 cm2 ၏ ထိရောက်သောဧရိယာကို ဆုံးဖြတ်ရန် shadow mask ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ EQE တိုင်းတာမှုများကို ပတ်ဝန်းကျင်လေထုထဲတွင် PVE300-IVT210 စနစ် (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) ကို အသုံးပြု၍ monochromatic အလင်းရောင်ဖြင့် စက်ပစ္စည်းပေါ်တွင် အာရုံစိုက်ထားသည်။ စက်ပစ္စည်းတည်ငြိမ်မှုအတွက် UV filter မပါဘဲ 100 mW/cm2 ဖိအားဖြင့် အဖုံးအကာမပါသော ဆိုလာဆဲလ်များကို စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ ToF-SIMS ကို PHI nanoTOFII time-of-flight SIMS ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာခဲ့သည်။ 400×400 µm ဧရိယာရှိသော 4 kV Ar ion gun ကို အသုံးပြု၍ Depth profiling ကို ရရှိခဲ့သည်။
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) တိုင်းတာမှုများကို Thermo-VG Scientific system (ESCALAB 250) တွင် monochromatized Al Kα (XPS mode အတွက်) ကို အသုံးပြု၍ 5.0 × 10–7 Pa ဖိအားဖြင့် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ JEOL-JSM-6330F system တွင် scanning electron microscopy (SEM) ကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ perovskite film များ၏ မျက်နှာပြင် morphology နှင့် roughness ကို atomic force microscopy (AFM) (Bruker Dimension FastScan) ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာခဲ့သည်။ STEM နှင့် HAADF-STEM ကို FEI Titan Themis STEM တွင် သိမ်းဆည်းထားသည်။ UV–Vis absorption spectra များကို UV-3600Plus (Shimadzu Corporation) ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာခဲ့သည်။ Space charge limiting current (SCLC) ကို Keithley 2400 meter တွင် မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။ steady-state photoluminescence (PL) နှင့် carrier lifetime decay ၏ time-resolved photoluminescence (TRPL) ကို FLS 1000 photoluminescence spectrometer ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာခဲ့သည်။ PL mapping ပုံများကို Horiba LabRam Raman စနစ် HR Evolution ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာခဲ့သည်။ Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ကို Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650 စနစ်ဖြင့် လုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။
ဤလုပ်ငန်းတွင်၊ α-အဆင့်မှ δ-အဆင့်သို့ အဆင့်ကူးပြောင်းလမ်းကြောင်းကို လေ့လာရန် SSW လမ်းကြောင်းနမူနာယူခြင်းနည်းလမ်းကို အသုံးပြုပါသည်။ SSW နည်းလမ်းတွင်၊ အလားအလာစွမ်းအင်မျက်နှာပြင်၏ ရွေ့လျားမှုကို ကျပန်းပျော့ပျောင်းသောမုဒ် (ဒုတိယ derivative) ၏ ဦးတည်ရာဖြင့် ဆုံးဖြတ်ပြီး ၎င်းသည် အလားအလာစွမ်းအင်မျက်နှာပြင်၏ အသေးစိတ်နှင့် ဓမ္မဓိဋ္ဌာန်ကျသော လေ့လာမှုကို ခွင့်ပြုသည်။ ဤလုပ်ငန်းတွင်၊ လမ်းကြောင်းနမူနာယူခြင်းကို အက်တမ် ၇၂ ခုပါ supercell တွင် လုပ်ဆောင်ပြီး မူလ/နောက်ဆုံးအခြေအနေ (IS/FS) အတွဲ ၁၀၀ ကျော်ကို DFT အဆင့်တွင် စုဆောင်းသည်။ IS/FS အတွဲလိုက်ဒေတာအစုံအပေါ် အခြေခံ၍ မူလဖွဲ့စည်းပုံနှင့် နောက်ဆုံးဖွဲ့စည်းပုံကို ဆက်သွယ်ပေးသောလမ်းကြောင်းကို အက်တမ်များအကြား ဆက်စပ်မှုဖြင့် ဆုံးဖြတ်နိုင်ပြီး ထို့နောက် ပြောင်းလဲနိုင်သောယူနစ်မျက်နှာပြင်တစ်လျှောက် နှစ်လမ်းသွားရွေ့လျားမှုကို အကူးအပြောင်းအခြေအနေနည်းလမ်းကို ချောမွေ့စွာဆုံးဖြတ်ရန် အသုံးပြုသည်။ (VK-DESV)။ အကူးအပြောင်းအခြေအနေကို ရှာဖွေပြီးနောက်၊ အနိမ့်ဆုံးအတားအဆီးရှိသောလမ်းကြောင်းကို စွမ်းအင်အတားအဆီးများကို အဆင့်သတ်မှတ်ခြင်းဖြင့် ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။
DFT တွက်ချက်မှုအားလုံးကို VASP (ဗားရှင်း 5.3.5) ကို အသုံးပြု၍ လုပ်ဆောင်ခဲ့ပြီး၊ C၊ N၊ H၊ Pb နှင့် I အက်တမ်များ၏ အီလက်ထရွန်-အိုင်းယွန်း အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများကို projected amplified wave (PAW) ပုံစံဖြင့် ကိုယ်စားပြုသည်။ exchange correlation function ကို Perdue-Burke-Ernzerhoff parametrization ရှိ generalized gradient approximation ဖြင့် ဖော်ပြထားသည်။ plane waves များအတွက် စွမ်းအင်ကန့်သတ်ချက်ကို 400 eV ဟု သတ်မှတ်ထားသည်။ Monkhorst–Pack k-point grid သည် အရွယ်အစား (2 × 2 × 1) ရှိသည်။ structure အားလုံးအတွက်၊ maximum stress component သည် 0.1 GPa အောက်နှင့် maximum force component သည် 0.02 eV/Å အောက်မရောက်မချင်း lattice နှင့် atomic positions များကို အပြည့်အဝ optimize လုပ်ခဲ့သည်။ surface model တွင်၊ FAPbI3 ၏ မျက်နှာပြင်တွင် အလွှာ ၄ လွှာရှိပြီး၊ အောက်ဆုံးအလွှာတွင် FAPbI3 ၏ ကိုယ်ထည်ကို တုပသော fixed atoms များရှိပြီး၊ အပေါ်ဆုံးအလွှာသုံးခုသည် optimization လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း လွတ်လပ်စွာ ရွေ့လျားနိုင်သည်။ PbC2O4 အလွှာသည် 1 ML အထူရှိပြီး FAPbI3 ၏ I-terminal မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်တည်ရှိပြီး Pb သည် 1I နှင့် 4O နှင့် ချည်နှောင်ထားသည်။
လေ့လာမှုဒီဇိုင်းနှင့်ပတ်သက်သည့် နောက်ထပ်အချက်အလက်များအတွက် ဤဆောင်းပါးနှင့်ဆက်စပ်နေသော Natural Portfolio Report Abstract ကိုကြည့်ပါ။
ဤလေ့လာမှုအတွင်း ရရှိသော သို့မဟုတ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသော အချက်အလက်အားလုံးကို ထုတ်ဝေထားသော ဆောင်းပါးတွင်သာမက ပံ့ပိုးပေးသည့် အချက်အလက်များနှင့် ကုန်ကြမ်းဒေတာဖိုင်များတွင်လည်း ထည့်သွင်းထားသည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် တင်ပြထားသော ကုန်ကြမ်းဒေတာများကို https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440 တွင် ရရှိနိုင်ပါသည်။ ဤဆောင်းပါးအတွက် ရင်းမြစ်ဒေတာကို ပေးထားပါသည်။
Green, M. et al. ဆိုလာဆဲလ် စွမ်းဆောင်ရည် ဇယားများ (၅၇ ကြိမ်မြောက် ထုတ်ဝေမှု)။ program. photoelectric. resource. application. ၂၉၊ ၃–၁၅ (၂၀၂၁)။
Parker J. et al. ပျံ့လွင့်နိုင်သော အယ်ကိုင် အမိုးနီယမ် ကလိုရိုက်များကို အသုံးပြု၍ ပါရို့စကိုက် အလွှာများ ကြီးထွားမှုကို ထိန်းချုပ်ခြင်း။ Nature 616, 724–730 (2023)။
Zhao Y. et al. အလုပ်မလုပ်သော (PbI2)2RbCl သည် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ဆိုလာဆဲလ်များအတွက် perovskite ဖလင်များကို တည်ငြိမ်စေသည်။ Science 377, 531–534 (2022)။
Tan၊ K. et al. dimethylacridinyl dopant ကိုအသုံးပြု၍ ပြောင်းပြန် perovskite ဆိုလာဆဲလ်များ။ Nature, 620, 545–551 (2023)။
Han၊ K. et al. တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ဖော်မာဒင်း ခဲ အိုင်အိုဒိုက် (FAPbI3): ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ၊ အလင်းဆိုင်ရာနှင့် လျှပ်စစ်ဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများဆိုင်ရာ ထိုးထွင်းသိမြင်မှုများ။ ကြိယာဝိသေသန။ မဿဲ ၂၈၊ ၂၂၅၃–၂၂၅၈ (၂၀၁၆)။
Massey၊ S. et al. FAPbI3 နှင့် CsPbI3 တွင် အနက်ရောင် perovskite အဆင့် တည်ငြိမ်စေခြင်း။ AKS Energy Communications။ ၅၊ ၁၉၇၄–၁၉၈၅ (၂၀၂၀)။
သင်၊ JJ၊ et al. ပိုမိုကောင်းမွန်သော သယ်ဆောင်သူစီမံခန့်ခွဲမှုမှတစ်ဆင့် ထိရောက်သော perovskite ဆိုလာဆဲလ်များ။ Nature 590, 587–593 (2021)။
Saliba M. et al. ပါရို့စကိုက် ဆိုလာဆဲလ်များထဲသို့ ရူဘီဒီယမ် ကာဆင့်များ ထည့်သွင်းခြင်းသည် photovoltaic စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်စေသည်။ Science 354, 206–209 (2016)။
Saliba M. et al. Triple-cation perovskite cesium ဆိုလာဆဲလ်များ- တည်ငြိမ်မှု၊ ပြန်လည်ထုတ်လုပ်နိုင်မှုနှင့် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည် တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်း။ စွမ်းအင်ပတ်ဝန်းကျင်။ သိပ္ပံ။ ၉၊ ၁၉၈၉–၁၉၉၇ (၂၀၁၆)။
Cui X. et al. မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော perovskite ဆိုလာဆဲလ်များတွင် FAPbI3 အဆင့်တည်ငြိမ်မှုတွင် လတ်တလောတိုးတက်မှုများ Sol. RRL 6, 2200497 (2022)။
Delagetta S. et al. ရောနှောထားသော halide အော်ဂဲနစ်-အင်အော်ဂဲနစ် perovskites များ၏ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော photoinduced phase separation။ Nat. communicate. 8, 200 (2017)။
Slotcavage၊ DJ et al. ဟေလိုက် ပါဗစကိုက် စုပ်ယူပစ္စည်းများတွင် အလင်းဖြင့် လှုံ့ဆော်သော အဆင့်ခွဲထုတ်ခြင်း။ AKS Energy Communications. 1, 1199–1205 (2016).
Chen, L. et al. ဖော်မာဒင်း ခဲ ထရိုင်အိုဒိုက် ပါဗစကိုက် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ၏ အတွင်းပိုင်း အဆင့်တည်ငြိမ်မှုနှင့် အတွင်းပိုင်း bandgap။ Anjiva. ဓာတုဗေဒ။ နိုင်ငံတကာရေးရာ။ ထုတ်ဝေမှု ၆၁။ e၂၀၂၂၁၂၇၀၀ (၂၀၂၂)။
Duinsti၊ EA စသည်တို့။ မီသိုင်းလင်းဒီယာမိုနီယမ် ပြိုကွဲခြင်းနှင့် ခဲထရိုင်အိုဒိုက် ဖော်မာဒင်း၏ အဆင့်တည်ငြိမ်မှုတွင် ၎င်း၏ အခန်းကဏ္ဍကို နားလည်ခြင်း။ J. Chem. Bitch. 18, 10275–10284 (2023)။
Lu၊ HZ et al. အနက်ရောင် perovskite ဆိုလာဆဲလ် FAPbI3 ၏ ထိရောက်ပြီး တည်ငြိမ်သော အငွေ့စုပုံခြင်း။ Science 370, 74 (2020)။
Doherty၊ TAS စသည်တို့။ တည်ငြိမ်သော စောင်းထားသော octahedral halide perovskites များသည် ကန့်သတ်ထားသော ဝိသေသလက္ခဏာများရှိသော အဆင့်များ၏ ဒေသတွင်းဖွဲ့စည်းမှုကို နှိမ်နင်းသည်။ Science 374၊ 1598–1605 (2021)။
Ho၊ K. et al. အစိုဓာတ်နှင့် အလင်းရောင်၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုအောက်တွင် ဖော်မာဒင်း အမှုန်များနှင့် cesium နှင့် lead iodide perovskites များ၏ အသွင်ပြောင်းခြင်းနှင့် ပြိုကွဲခြင်း ယန္တရားများ။ AKS Energy Communications. 6, 934–940 (2021).
Zheng J. et al. α-FAPbI3 perovskite ဆိုလာဆဲလ်များအတွက် pseudohalide anions များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု။ Nature 592, 381–385 (2021)။