تأثیر زمان‌بندی ریختن ضد حلال کلروبنزن در فرآیند پوشش‌دهی چرخشی در ساخت پروسکایت بر بازده سلول خورشیدی پروسکایت

صالح پور, سعید; بهاری, علی; میلانی مقدم, حسین; میرنیا, سید نورالدین

doi:10.22051/ijap.2023.42360.1307

تأثیر زمان‌بندی ریختن ضد حلال کلروبنزن در فرآیند پوشش‌دهی چرخشی در ساخت پروسکایت بر بازده سلول خورشیدی پروسکایت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکترا، گروه فیزیک، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه مازندران، مازنداران، ایران

² استاد، گروه فیزیک، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه مازندران، مازنداران، ایران

³ استادیار، گروه فیزیک، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه مازندران، مازنداران، ایران

10.22051/ijap.2023.42360.1307

چکیده

در سال‌های اخیر مطالعات بسیاری در بکارگیری مواد پروسکایتی در سلول‌های خورشیدی انجام شده است. فرآیند ریختن کلروبنزن بر بلورینگی پروسکایت و در نتیجه بازدهی سلول خورشیدی بدست آمده تأثیرگذار است. هدف ما در این مطالعه، یافت بهترین فاصله‌ی زمانی برای ریختن کلروبنزن پس از شروع پوشش‌دهی چرخشی برای بدست آوردن پروسکایت با بیشترین بلورینگی بود. پس از ریختن پیش‌ماده‌ی پروسکایت بر روی زیرلایه و شروع چرخش، فواصل زمانی 4، 6، 8، 9 و 12 ثانیه برای ریختن کلروبنزن مورد آزمایش قرار گرفت. سپس نمونه حرارت داده شد تا لایه‌ی پروسکایت تشکیل شود، در برخی موارد لایه کدر بود که نشان دهنده‌ی پروسکایت معیوب با بلورینگی ناقص است. سپس لایه‌های دیگر، از جمله اسپایرواُمتاد و اتصالات فلزی لایه‌نشانی شد. بررسی نمودارها و مطالعات نشان میدهد که در فاصله زمانی 8 ثانیه برای ریختن کلروبنزن، بیشترین بازده (71/16 درصد) برای سلول خورشیدی بدست می‌آید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نانوذرات

عنوان مقاله [English]

The Effect of the Timing of Pouring Chlorobenzene Antisolvent in the Spin Coating Process in Perovskite Fabrication on Perovskite Solar Cell Efficiency

نویسندگان [English]

Saeed Salehpour ¹
Ali Bahari ²
Hossain Milani Moghaddam ²
Syed Noureddin Mirnia ³

¹ PhD Student, Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Mazandaran, Iran.

² Professor, Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Mazandaran, Iran.

³ Assistant Professor, Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Mazandaran, Iran.

چکیده [English]

In recent years, many studies have been conducted on the use of perovskite materials in solar cells. The process of pouring chlorobenzene affects the crystallinity of perovskite and thus the efficiency of the resulting solar cell. In this study, we found the best time interval to pour chlorobenzene after starting spin coating to obtain crystalline perovskite. After pouring the perovskite precursor on the substrate and starting the rotation, time intervals of 4, 6, 8, 9, and 12 seconds were tested for pouring chlorobenzene. The sample was then heated to form a perovskite layer, in some cases the layer was cloudy, indicating defective perovskite with incomplete crystallinity. Then, other layers, including Spiro-OMeTAD and metal contacts, were added. After reviewing the graphs and studies, it has been determined that the highest efficiency (16.71%) is obtained for the resulting solar cell in a time interval of 8 seconds for pouring chlorobenzene.

کلیدواژه‌ها [English]

Perovskite
Solar Cells
Efficiency
Chlorobenzene
Crystallinity

مراجع

[1] Xiang L., Fangliang Gao , Yunxuan Cao , et al., Progress on the stability and encapsulation techniques of perovskite solar cells, Organic Electronics, 106, 106515-106525, 2022, DOI: 10.1016/j.orgel.2022.106515.

[2] Petrović M., Chellappan V. and Ramakrishna S., Perovskites: Solar cells & engineering applications – materials and device developments, Solar Energy, 122, 678-699, 2015, DOI: 10.1016/j.solener.2015.09.041.

[3] Wang Z., Chen S. and Gao X., PTB7 as additive in Anti-solvent to enhance perovskite film surface crystallinity for solar cells with efficiency over 21%, Applied Surface Science, 575, 151737-151747, 2022, DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.151737.

[4] El-naggar A. M., Osman M. M., Heiba Z. K., et al., Effect of chlorobenzene on the optical and structural properties of CH3NH3PbI3:DMF perovskite films, Journal of Materials Research and Technology, 14, 287-297, 2021, DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.06.035.

[5] Wang Y., Zou X., Zhu J., et al., Effect of anti-solvent chlorobenzene on bottom micro-porous structure of perovskite light-absorbing layer, Materials Letters, 302, 130430-130440, 2021, DOI: 10.1016/j.matlet.2021.130430.

[6] Chen Q., De Marco N., Yang Y., et al., Under the spotlight: The organic–inorganic hybrid halide perovskite for optoelectronic applications, Nano Today, 10, 355-396, 2015, DOI: 10.1016/j.nantod.2015.04.009.

[7] Park N.-G., Perovskite solar cells: an emerging photovoltaic technology, Materials Today, 18, 65-72, 2015, DOI: 10.1016/j.mattod.2014.07.007.

[8] Wang Q., Chen H., Liu G., et al., Control of organic–inorganic halide perovskites in solid-state solar cells: a perspective, Science Bulletin, 60, 405-418, 2015, DOI: 10.1007/s11434-015-0734-y.

[9] Habibi M., Zabihi F., Ahmadian-Yazdi M. R., et al., Progress in emerging solution-processed thin film solar cells – Part II: Perovskite solar cells, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 62, 1012-1031, 2016, DOI: 10.1016/j.rser.2016.05.042.

[10] Liu X., Xu C. and Lee E.-C., Chlorobenzene-Mediated Control of Crystallization in Perovskite Films for High-Performance Solar Cells, ACS Applied Energy Materials, 3, 12291-12297, 2020, DOI: 10.1021/acsaem.0c02342.