I. Introduction

Les cellules solaires de pérovskite (Perovskite Solar Cells, PSC), en tant que technologie émergente très remarquée dans le domaine des nouvelles énergies ces dernières années, qui utilisent des semi - conducteurs à halogénures organométalliques de type pérovskite comme matériau absorbant la lumière, appartiennent à la troisième génération de cellules solaires. Grâce à leur bande interdite plus étroite, les cellules solaires en pérovskite sont capables d'absorber la lumière du soleil sur une gamme spectrale plus large, ce qui permet une efficacité de conversion d'énergie (PCE) plus élevée.

Parmi les nombreux matériaux pérovskites, FORMAMIDINE - plomb - iode (fapbi)3, formule moléculaire ch5N2PbI3), en raison de sa comparaison avec l'iodure de plomb de méthylamine traditionnel (mapbi)3), avec une bande interdite plus étroite, une stabilité thermique supérieure et une capacité d'absorption de la lumière plus forte, est considéré comme représentatif de la troisième génération de matériaux photovoltaïques pérovskites, montrant un potentiel d'application significatif.

Figure 1. Schéma du mécanisme de construction et de fonctionnement de la cellule solaire pérovskite

Deux, FAPbI3Structure cristalline

FAPbI3Est un matériau cristallin polymorphe avec quatre phases cristallines présentes dans une large plage de température de changement de phase (TC), y compris la phase photoactive cubique (alpha - fapbi)3), phase hexagonale non photoactive (δ - fapbi3), et deux phases photoactives à basse température, la phase tétragonale (β - fapbi)3), et en phase orthogonale (γ - fapbi3). Cependant, l'activité de la lumière cubique se produit à l'état thermodynamique métastable et ne se forme qu'à des températures de changement de phase supérieures à 390 K. Lorsque la température est supérieure à TC, le gain d'entropie induit par le mouvement de rotation du cation fa réduit l'énergie libre de Gibbs de la phase cubique bien en dessous de l'énergie libre de Gibbs de la phase hexagonale, de sorte que la phase cubique se forme. Lorsqu'il est refroidi à la température ambiante, le cation fa est orienté préférentiellement dans la phase hexagonale, où une phase cubique avec une énergie libre de Gibbs plus élevée peut facilement surmonter la barrière de changement de phase et ainsi se transformer spontanément en une phase hexagonale de faible énergie. Dans les dispositifs photovoltaïques à pérovskite efficaces et stables, cette transition de phase cubique en phase hexagonale doit être inhibée.

Figure 2. Fapbi3La structure cristalline schématise (A) La Phase alpha cubique de la connexion co - top; B) Phase Delta hexagonale liée coplanaire

Iii. Application de XRD dans les matériaux de film mince de pérovskite

XRD (Diffraction des rayons X) est le principal moyen de caractérisation de la recherche sur les matériaux en couches minces de pérovskite, grâce à la détermination précise de la position du pic de diffraction et de l'intensité, peut rapidement identifier la phase cristalline de la pérovskite (par exemple, la phase alpha photoactive et la phase Delta inactive), quantifier la pureté de la phase et suivre le processus cinétique de changement de phase dans des conditions telles que le recuit, l'illumination et d'autres; En combinaison avec l'analyse de pics (par exemple, demi - hauteur et largeur, décalage de déformation), il peut également évaluer la taille des grains du film, la contrainte de maille et la densité des défauts, fournissant une base structurelle clé pour optimiser les processus de préparation (par exemple, ingénierie des solvants, régulation des additifs), jouant un rôle irremplaçable dans l'amélioration de l'efficacité et de la stabilité des dispositifs photovoltaïques à pérovskite.

Iv. Cas d'application

(1) échantillon / préparation d'échantillons

Cette expérience utilise un diffractomètre à rayons X de table Fringe EV de Suzhou wave sound Science Instruments Co., Ltd. Pour détecter un échantillon de pérovskite (poudre, film à l'échelle de cent nanomètres) fourni par une société.

Figure 3. Image de l'échantillon de film de pérovskite à tester

(2) Paramètres de test

(3) diagramme de spectre d'essai

Figure 4. Carte de diffraction de la poudre de PVK

Figure 5. Carte de diffraction du film PVK - 1

Figure 6. Carte de diffraction du film PVK - 2

Figure 7. Carte de diffraction du film PVK - 3

Figure 8. Superposition des profils de diffraction et résultats qualitatifs de la morphologie des échantillons de PVK pérovskite fapbi3

(4) Résultats des tests

Des échantillons de pérovskite ont été testés à l'aide du diffractomètre à rayons X de table Fringe EV de wave sound science et les profils de diffraction sont présentés dans la figure 7 - 10. Comme le montre la figure 11, les pics de diffraction à 14,08° (110), 28,24° (220) et 31,62° (310) sont des pics caractéristiques de la phase pérovskite qui reflètent bien la formation de cristaux de pérovskite dans tous les échantillons. De plus, le profil de diffraction de poudre de PVK montre qu'il s'agit d'une pérovskite pure alpha - fapbi3. tandis que le film PVK - 1 présente un petit pic à 10,19°, attribué à la δ - fapbi3(010) Surface cristalline. Film PVK - 2, film PVK - 3 un petit pic supplémentaire peut être clairement observé à 12,8 ° et peut être déterminé comme PBI non réactif2(001) Surface cristalline. En même temps, les trois échantillons de film PVK ont montré des pics de diffraction très prononcés du verre fto, Sno2(110), (101) et (200) Plans cristallins, en raison de la charge du film PVK sur le verre fto, dont le signal diffracté est également recueilli.

V. Conclusion

XRD est un moyen de caractérisation très important dans la recherche en science des matériaux. Le diffractomètre à rayons X de bureau de wave sound science peut fournir un support de données solide pour la recherche et le développement de matériaux, l'ajustement des processus, le contrôle de la qualité et d'autres aspects du film de pérovskite.