Published August 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Thermally induced failure mechanisms in double and triple cations perovskite solar cells

Creators

  • 1. African Institute of Science and Technology
  • 2. Worcester Polytechnic Institute
  • 3. Alfred University
  • 4. University of Johannesburg

Description

The control of the cation composition of formamidinium (FA), methylammonium (MA), and cesium (Cs) has been used to engineer significant improvements in organic–inorganic perovskite solar cells. However, the thermal stability of mixed-cation perovskite solar cells is not fully understood. In this work, we present the results of an experimental study of the stability of double-cation perovskites [(FAPbI3)0.97(MAPbBr3)0.03] [(FAMA)-perovskite solar cells (PSCs)] and triple-cation based-perovskites [Cs0.05(FA0.95MA0.05)0.95Pb(I0.95Br0.05)3] [(CsFAMA)-PSCs] operated between 40 and 60°C. The thermally induced changes in the film microstructure are elucidated via scanning electron microscopy and x-ray diffraction analyses, and these are related to changes in optoelectronic properties, charge transport, and current–voltage characteristics of (FAMA)-PSCs and (CsFAMA)-PSCs. The implications of the observed degradation mechanisms are also discussed for the future development of efficient and stable PSCs.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم استخدام التحكم في تكوين الكاتيون للفورماميدينيوم (FA) والميثيلامونيوم (MA) والسيزيوم (Cs) لهندسة تحسينات كبيرة في الخلايا الشمسية البيروفسكايتية العضوية غير العضوية. ومع ذلك، فإن الاستقرار الحراري للخلايا الشمسية البيروفسكية المختلطة غير مفهوم تمامًا. في هذا العمل، نقدم نتائج دراسة تجريبية لاستقرار البيروفسكايتات مزدوجة الموجات [(FAPbI3)0.97(MAPbBr3)0.03] [(FAMA )- الخلايا الشمسية البيروفسكايتية (PSCs)] والبيروفسكايتات ثلاثية الموجات [Cs0.05 (FA0.95MA0.05)0.95Pb(I0.95Br0.05)3] [(CsFAMA )- PSCs] تعمل بين 40 و 60 درجة مئوية. يتم توضيح التغيرات المستحثة حرارياً في البنية المجهرية للغشاء عن طريق المسح المجهري الإلكتروني وتحليلات حيود الأشعة السينية، وهذه تتعلق بالتغيرات في الخصائص الإلكترونية البصرية، ونقل الشحنة، وخصائص جهد التيار لـ (FAMA) - PCS و (CsFAMA) - PCS. كما نوقشت الآثار المترتبة على آليات التدهور المرصودة بالنسبة للتطوير المستقبلي لشركات الأمن الخاصة الفعالة والمستقرة.

Translated Description (French)

Le contrôle de la composition cationique du formamidinium (FA), du méthylammonium (MA) et du césium (Cs) a été utilisé pour concevoir des améliorations significatives dans les cellules solaires à pérovskite organique-inorganique. Cependant, la stabilité thermique des cellules solaires à pérovskite à cations mixtes n'est pas entièrement comprise. Dans ce travail, nous présentons les résultats d'une étude expérimentale de la stabilité des pérovskites à double cation [(FAPbI3)0.97(MAPbBr3)0.03] [(FAMA) -perovskite solar cells (PSCs)] et des pérovskites à base de triple cation [Cs0.05 (FA0.95MA0.05)0.95Pb(I0.95Br0.05)3] [(CsFAMA) -PSCs] exploitées entre 40 et 60°C. Les changements induits thermiquement dans la microstructure du film sont élucidés par microscopie électronique à balayage et analyses de diffraction des rayons X, et ceux-ci sont liés aux changements dans les propriétés optoélectroniques, le transport de charge et les caractéristiques courant-tension des (FAMA) -PSC et (CsFAMA)-PSC. Les implications des mécanismes de dégradation observés sont également discutées pour le développement futur d'ESP efficaces et stables.

Translated Description (Spanish)

El control de la composición catiónica de formamidinio (FA), metilamonio (MA) y cesio (Cs) se ha utilizado para diseñar mejoras significativas en las células solares de perovskita orgánica-inorgánica. Sin embargo, la estabilidad térmica de las células solares de perovskita de cationes mixtos no se comprende completamente. En este trabajo, presentamos los resultados de un estudio experimental de la estabilidad de las perovskitas de doble catión [(FAPbI3)0.97(MAPbBr3)0.03] [(FAMA) -perovskita células solares (PSC)] y triple catión basado en perovskitas [Cs0.05 (FA0.95MA0.05)0.95Pb(I0.95Br0.05)3] [(CsFAMA)-PSC] operado entre 40 y 60 ° C. Los cambios inducidos térmicamente en la microestructura de la película se aclaran mediante microscopía electrónica de barrido y análisis de difracción de rayos X, y estos están relacionados con cambios en las propiedades optoelectrónicas, el transporte de carga y las características de corriente-voltaje de las (FAMA) -PSC y (CsFAMA)-PSC. También se discuten las implicaciones de los mecanismos de degradación observados para el desarrollo futuro de PSC eficientes y estables.

Files

5.0100183.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
آليات الفشل المستحثة حرارياً في الخلايا الشمسية بيروفسكايت مزدوجة وثلاثية الكاتيونات
Translated title (French)
Mécanismes de défaillance induits thermiquement dans les cellules solaires à pérovskite à cations doubles et triples
Translated title (Spanish)
Mecanismos de falla inducidos térmicamente en células solares de perovskita de cationes dobles y triples

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4292186765
DOI
10.1063/5.0100183

Is supplement to
https://openalex.org/W4386018576 (Other)
https://openalex.org/W4312564557 (Other)
https://openalex.org/W4309825568 (Other)
https://openalex.org/W4232453788 (Other)
https://openalex.org/W3172341462 (Other)
https://openalex.org/W3159432477 (Other)
https://openalex.org/W2995386109 (Other)
https://openalex.org/W2991280330 (Other)
https://openalex.org/W2942704645 (Other)
https://openalex.org/W2574448407 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1464830175
  • https://openalex.org/W1916611353
  • https://openalex.org/W1965464747
  • https://openalex.org/W1991981401
  • https://openalex.org/W2006304022
  • https://openalex.org/W2035869425
  • https://openalex.org/W2042468043
  • https://openalex.org/W2047025995
  • https://openalex.org/W2057327293
  • https://openalex.org/W2075511306
  • https://openalex.org/W2080137963
  • https://openalex.org/W2081640113
  • https://openalex.org/W2102969048
  • https://openalex.org/W2234054032
  • https://openalex.org/W2314123433
  • https://openalex.org/W2314225761
  • https://openalex.org/W2329524277
  • https://openalex.org/W2398920238
  • https://openalex.org/W2507307358
  • https://openalex.org/W2549518562
  • https://openalex.org/W2564407156
  • https://openalex.org/W2566847878
  • https://openalex.org/W2588124096
  • https://openalex.org/W2619073832
  • https://openalex.org/W2731229777
  • https://openalex.org/W2734305357
  • https://openalex.org/W2767368519
  • https://openalex.org/W2768904351
  • https://openalex.org/W2771532193
  • https://openalex.org/W2779178825
  • https://openalex.org/W2783598899
  • https://openalex.org/W2790911031
  • https://openalex.org/W2793568279
  • https://openalex.org/W2804286460
  • https://openalex.org/W2810517312
  • https://openalex.org/W2886506777
  • https://openalex.org/W2902070141
  • https://openalex.org/W2902119819
  • https://openalex.org/W2908823945
  • https://openalex.org/W2911165685
  • https://openalex.org/W2921581174
  • https://openalex.org/W2936606475
  • https://openalex.org/W2952213661
  • https://openalex.org/W2954402142
  • https://openalex.org/W2969990357
  • https://openalex.org/W2970722630
  • https://openalex.org/W2986852877
  • https://openalex.org/W2987666108
  • https://openalex.org/W2996204594
  • https://openalex.org/W3006656668
  • https://openalex.org/W3014118559
  • https://openalex.org/W3018258237
  • https://openalex.org/W3018528390
  • https://openalex.org/W3026361620
  • https://openalex.org/W3035987845
  • https://openalex.org/W3104001228
  • https://openalex.org/W3126841223
  • https://openalex.org/W3130174494
  • https://openalex.org/W3139157896
  • https://openalex.org/W3156140287
  • https://openalex.org/W3160621054
  • https://openalex.org/W3162668613
  • https://openalex.org/W3175231449
  • https://openalex.org/W3186628404
  • https://openalex.org/W3198953448
  • https://openalex.org/W3200917434
  • https://openalex.org/W3205054131
  • https://openalex.org/W3212849162
  • https://openalex.org/W3216447615
  • https://openalex.org/W4205330421
  • https://openalex.org/W4210716938
  • https://openalex.org/W4223897674
  • https://openalex.org/W4281285728