Published April 4, 2023 | Version v1
Publication Open

Inkjet‐Printing Controlled Phase Evolution Boosts the Efficiency of Hole Transport Material Free and Carbon‐Based CsPbBr<sub>3</sub> Perovskite Solar Cells Exceeding 9%

Creators

  • 1. Southern University of Science and Technology
  • 2. Hong Kong University of Science and Technology
  • 3. University of Hong Kong
  • 4. Henan University
  • 5. Peking University

Description

Hole transport material free carbon‐based all‐inorganic CsPbBr 3 perovskite solar cells (PSCs) are promising for commercialization due to its low‐cost, high open‐circuit voltage ( V oc ) and superior stability. Due to the different solubility of PbBr 2 and CsBr in conventional solvents, CsPbBr 3 films are mainly obtained by multi‐step spin‐coating through the phase evolution from PbBr 2 to CsPb 2 Br 5 and then to CsPbBr 3 . The scalable fabrication of high‐quality CsPbBr 3 films has been rarely studied. Herein, an inkjet‐printing method is developed to prepare high‐quality CsPbBr 3 films. The formation of long‐range crystalline CsPb 2 Br 5 phase can effectively improve phase purity and promote regular crystal stacking of CsPbBr 3 . Consequently, the inkjet‐printed CsPbBr 3 C‐PSCs realized PCEs up to 9.09%, 8.59% and 7.81% with active areas of 0.09, 0.25, and 1 cm 2 , respectively, demonstrating the upscaling potential of our fabrication method and devices. This high performance is mainly ascribed to the high purity, strong crystal orientation, reduced surface roughness and lower trap states density of the as‐printed CsPbBr 3 films. This work provides insights into the relationship between the phase evolution mechanisms and crystal growth dynamics of cesium lead bromide halide films.

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

Translated Description (Arabic)

تعد الخلايا الشمسية بيروفسكايت CsPbBr 3 غيرالعضوية (PSCs) الخالية من الكربون والتي تعتمد على مواد نقل الثقوب واعدة للتسويق بسبب التكلفة المنخفضة والجهد العالي للدائرة المفتوحة والاستقرار الفائق. نظرًا للذوبان المختلف لـ PbBr 2 و CsBr في المذيبات التقليدية، يتم الحصول على أفلام CsPbBr 3 بشكل أساسي عن طريق الطلاء الدوارمتعددالخطوات من خلال تطور الطور من PbBr 2 إلى CsPb 2 Br 5 ثم إلى CsPbBr 3 . نادراً ما تمت دراسة التصنيع القابل للتطوير لأفلام CsPbBr 3 عاليةالجودة. هنا، تم تطوير طريقة الطباعة النافثة للحبر لإعداد أفلام CsPbBr 3 عاليةالجودة. يمكن أن يؤدي تكوين مرحلة CsPb 2 Br 5 البلورية طويلةالمدى إلى تحسين نقاء الطور بشكل فعال وتعزيز تكديس الكريستال المنتظم لـ CsPbBr 3 . ونتيجة لذلك، حققت الشركات الأمنية الخاصة المطبوعة بنفث الحبر CsPbBr 3 C ما يصل إلى 9.09 ٪ و 8.59 ٪ و 7.81 ٪ مع مناطق نشطة تبلغ 0.09 و 0.25 و 1 سم 2 ، على التوالي، مما يدل على إمكانات رفع مستوى طريقة التصنيع والأجهزة الخاصة بنا. يُعزى هذا الأداء العالي بشكل أساسي إلى النقاء العالي والتوجه البلوري القوي وانخفاض خشونة السطح وانخفاض كثافة حالات الفخ لأفلام CsPbBr 3المطبوعة. يقدم هذا العمل رؤى حول العلاقة بين آليات تطور الطور وديناميكيات نمو البلورات لأغشية هاليد بروميد الرصاص السيزيوم.

Translated Description (French)

Les cellules solaires à pérovskite CsPbBr 3 entièrement inorganiques à base de carbone et sans matériau de transport de trous sont prometteuses pour la commercialisation en raison de leur faiblecoût, de leur tension élevée en circuit ouvert ( V oc ) et de leur stabilité supérieure. En raison de la solubilité différente du PbBr 2 et du CsBr dans les solvants conventionnels, les films de CsPbBr 3 sont principalement obtenus par revêtement par centrifugation en plusieurs étapes à travers l'évolution de phase de PbBr 2 à CsPb 2 Br 5, puis à CsPbBr 3 . La fabrication évolutive de films CsPbBr 3 de hautequalité a été rarement étudiée. Ici, un procédé d'impression par jet d'encre est développé pour préparer des films CsPbBr 3 de hautequalité. La formation de la phase cristalline CsPb 2 Br 5 à longueportée peut améliorer efficacement la pureté de la phase et favoriser un empilement cristallin régulier de CsPbBr 3 . Par conséquent, les CsPbBr 3 C‐PSC imprimés par jet d'encre ont réalisé des pce allant jusqu'à 9,09 %, 8,59 % et 7,81 % avec des zones actives de 0,09, 0,25 et 1 cm 2 , respectivement, démontrant le potentiel de mise à l'échelle de notre procédé et de nos dispositifs de fabrication. Cette haute performance est principalement attribuée à la grande pureté, à l'orientation cristalline forte, à la rugosité de surface réduite et à la densité d'états de piégeage plus faible des films CsPbBr 3 tels qu'imprimés. Ce travail fournit des informations sur la relation entre les mécanismes d'évolution de phase et la dynamique de croissance cristalline des films d'halogénure de bromure de plomb de césium.

Translated Description (Spanish)

Las células solares de perovskita (PSC) CsPbBr 3 totalmente inorgánicasbasadasen material de transporte de agujeros son prometedoras para la comercialización debido a su bajo costo, alto voltaje de circuito abierto ( Voc) y estabilidad superior. Debido a la diferente solubilidad de PbBr 2 y CsBr en disolventes convencionales, las películas de CsPbBr 3 se obtienen principalmente mediante recubrimiento por rotación de múltiples etapas a través de la evolución de fase de PbBr 2 a CsPb 2 Br 5 y luego a CsPbBr 3 . La fabricación escalable de películas CsPbBr 3 de altacalidad rara vez se ha estudiado. En este documento, se desarrolla un método deimpresión por inyección de tinta para preparar películas deCsPbBr 3 de alta calidad. La formación de la fase cristalina de CsPb 2 Br 5 de largo alcance puede mejorar eficazmente la pureza de la fase y promover el apilamiento regular de cristales de CsPbBr 3 . En consecuencia, las CsPbBr 3 C-PSC impresas por inyección de tinta realizaron PCE de hasta 9.09%, 8.59% y 7.81% con áreas activas de 0.09, 0.25 y 1 cm 2, respectivamente, lo que demuestra el potencial de ampliación de escala de nuestro método y dispositivos de fabricación. Este alto rendimiento se atribuye principalmente a la alta pureza, la fuerte orientación cristalina, la rugosidad superficial reducida y la menor densidad de estados de captura de las películas de CsPbBr 3 impresas. Este trabajo proporciona información sobre la relación entre los mecanismos de evolución de fase y la dinámica de crecimiento cristalino de las películas de haluro de bromuro de plomo y cesio.

Files

eem2.12543.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ 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:ae5a8a2485e7aaf33a55d7f3a28deeb8
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يعزز تطور الطور المتحكم فيه بالطباعة النافثة للحبر كفاءة مواد نقل الثقوب الخالية من الكربون والمستندة إلى CsPbBr<sub> 3</sub> خلايا بيروفسكايت الشمسية التي تتجاوز 9 ٪
Translated title (French)
L'évolution de la phase contrôlée par impression à jet d'encre augmente l'efficacité des cellules solaires à pérovskite CsPbBr<sub> 3</sub> sans matériau de transport de trou et à base de carbone dépassant 9&nbsp;%
Translated title (Spanish)
La evolución de la fase controlada de impresión por inyección de tinta aumenta la eficiencia de las células solares de perovskita CsPbBr<sub> 3</sub> sin material de transporte de agujeros y basadasen carbono que superan el 9%

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4306160784
DOI
10.1002/eem2.12543

Is supplement to
https://openalex.org/W4318257494 (Other)
https://openalex.org/W4281656528 (Other)
https://openalex.org/W4200196718 (Other)
https://openalex.org/W3146270819 (Other)
https://openalex.org/W3085860626 (Other)
https://openalex.org/W3036875778 (Other)
https://openalex.org/W2964921278 (Other)
https://openalex.org/W2914313935 (Other)
https://openalex.org/W2324528558 (Other)
https://openalex.org/W2215957462 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W2029637177
  • https://openalex.org/W2041726686
  • https://openalex.org/W2055309078
  • https://openalex.org/W2057327293
  • https://openalex.org/W2067910821
  • https://openalex.org/W2073726416
  • https://openalex.org/W2113017370
  • https://openalex.org/W2148444693
  • https://openalex.org/W2231366076
  • https://openalex.org/W2232208415
  • https://openalex.org/W2291024088
  • https://openalex.org/W2323356740
  • https://openalex.org/W2415832373
  • https://openalex.org/W2466009672
  • https://openalex.org/W2471425766
  • https://openalex.org/W2474969864
  • https://openalex.org/W2478704162
  • https://openalex.org/W2497956380
  • https://openalex.org/W2549721664
  • https://openalex.org/W2559853163
  • https://openalex.org/W2560746844
  • https://openalex.org/W2587268868
  • https://openalex.org/W2612173481
  • https://openalex.org/W2617606264
  • https://openalex.org/W2741752254
  • https://openalex.org/W2757007007
  • https://openalex.org/W2763531066
  • https://openalex.org/W2766122054
  • https://openalex.org/W2787834992
  • https://openalex.org/W2790510473
  • https://openalex.org/W2792320479
  • https://openalex.org/W2797825274
  • https://openalex.org/W2810664882
  • https://openalex.org/W2870524276
  • https://openalex.org/W2890866930
  • https://openalex.org/W2891490546
  • https://openalex.org/W2893423288
  • https://openalex.org/W2896449606
  • https://openalex.org/W2897345114
  • https://openalex.org/W2900855705
  • https://openalex.org/W2901010731
  • https://openalex.org/W2902119819
  • https://openalex.org/W2912521873
  • https://openalex.org/W2914440772
  • https://openalex.org/W2915850808
  • https://openalex.org/W2919449388
  • https://openalex.org/W2919993802
  • https://openalex.org/W2932955692
  • https://openalex.org/W2940764717
  • https://openalex.org/W2943976950
  • https://openalex.org/W2947045622
  • https://openalex.org/W2947972312
  • https://openalex.org/W2948238479
  • https://openalex.org/W2972576677
  • https://openalex.org/W2974618889
  • https://openalex.org/W2978036925
  • https://openalex.org/W2978746229
  • https://openalex.org/W2984042224
  • https://openalex.org/W2984367558
  • https://openalex.org/W2990272025
  • https://openalex.org/W2995089958
  • https://openalex.org/W2997923868
  • https://openalex.org/W2998243372
  • https://openalex.org/W2999038184
  • https://openalex.org/W3000965677
  • https://openalex.org/W3011697472
  • https://openalex.org/W3019374257
  • https://openalex.org/W3022720545
  • https://openalex.org/W3022960219
  • https://openalex.org/W3030411262
  • https://openalex.org/W3081671689
  • https://openalex.org/W3108453862
  • https://openalex.org/W3111567358
  • https://openalex.org/W3129195157
  • https://openalex.org/W3133971256
  • https://openalex.org/W3135073219
  • https://openalex.org/W3154392286
  • https://openalex.org/W3189727205
  • https://openalex.org/W3204431405
  • https://openalex.org/W3206201694
  • https://openalex.org/W3210896697
  • https://openalex.org/W4224247759
  • https://openalex.org/W4226402907
  • https://openalex.org/W4281751009