La cristallisation à basse température de l’iodure de plomb α-formamidinium pur en phase a été rendue possible par la recherche


Cristallisation à basse température de la phase pure & # 945;  -Iodure de plomb de formamidinium rendu possible par l'enquête

Les chercheurs ont que la transformation de la structure intercalée initiale à l’arrangement final de pérovskite se produit par le biais d’une série de produits intermédiaires. Crédit photo: Ahlawat Paramvir, EPFL

Bien qu’il existe différentes approches de fabrication, le dépôt en deux étapes est l’une des techniques expérimentales les plus importantes actuellement utilisées pour fabriquer des PSC efficaces et stables, en particulier à l’ industrielle. Le procédé consiste d’abord à déposer de l’iodure de plomb (PbI2) et à ajouter des sels halogénures de cations monovalents tels que l’iodure de méthylammonium (MAI) et l’iodure de formamidinium (FAI) pour le convertir en pérovskite.

Bien que ce dépôt en deux étapes soit meilleur que d’autres options, il est difficile de maintenir des performances reproductibles et une stabilité à long terme lors de la mise à l’échelle, principalement en raison d’un manque de contrôle sur le processus de fabrication. Comprendre le mécanisme de cristallisation de la pérovskite halogénure au niveau atomique est donc essentiel.

Dans le travail « Une étude combinée dynamique moléculaire et expérimentale d’un processus en deux étapes pour la formation d’α-FAPbI3 en phase pure à température », les auteurs ont examiné la production en deux étapes d’iodure de plomb de méthylammonium (MAPbI3) et d’iodure de formamidinium. (FAPbI3) à cet effet.

Alors que le premier est un système bien étudié, le dernier a été choisi pour ses caractéristiques attrayantes, notamment une bande interdite d’environ 1,45 eV, une mobilité élevée des porteurs de charge et une stabilité thermique supérieure qui apparaissent dans son polymorphe α-FAPbI3. Le problème avec cette pérovskite, cependant, est que la phase α est métastable et que la transition de phase thermodynamique nécessite des températures élevées d’environ 150 degrés Celsius. L’étude expérimentale et théorique combinée publiée dans le numéro du 23 avril de Avancées scientifiques découvert les détails microscopiques du processus de cristallisation et conduit à la découverte d’une voie à basse température pour fabriquer le matériau.

Alors que des études expérimentales antérieures sur MAPbI3 ont montré que le processus en deux étapes se produit par l’intercalation des cations MA + dans les couches PbI2 suivie d’une conversion à la structure pérovskite via des phases intermédiaires, les expériences n’ont pas réussi à résoudre la nature de ces phases intermédiaires ou à clarifier le sous-jacent. mécanisme atomistique. À l’aide d’une étude de dynamique moléculaire (MD) basée sur une technique d’échantillonnage avancée appelée métadynamique (WTMetaD), l’équipe a constaté que cette transformation se produit par une série d’intermédiaires. Les résultats théoriques étaient cohérents avec les expériences et ont encouragé les chercheurs à rechercher si un processus similaire est à l’origine de la transformation de α-FAPbI3. Sur la base de simulations, ils ont découvert qu’un processus en deux étapes est en fait possible dans ce matériau à des températures plus basses. Une série d’expériences in situ aux rayons X et en couches minces a confirmé ce résultat et a permis la formation de couches minces d’α-FAPbI3 en phase pure à basse température.


L’innovation chimique stabilise la formulation de pérovskite la plus performante


Plus d’information:
Paramvir Ahlawat et al., Une dynamique moléculaire combinée et une étude expérimentale d’un processus en deux étapes qui permet la formation de la phase pure α-FAPbI3 à basse température. Progrès de la science (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abe3326

Fourni par le Centre national de compétences pour la recherche (NCCR) MARVEL

Citation: Cristallisation à basse température de l’iodure de plomb α-formamidinium pur en phase, possible par une étude (2021, 11 mai), consulté le 11 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-low-temperature -phase-de-cristallisation- iodure de formamidinium pur.html

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