Vlastnosti rozhraní tenkých vrstev perovskitů pro fotovoltaické aplikace

Abstract

Díky snaze o dosažení levných obnovitelných zdrojů elektrické energie je perovskitovým solárním článkům (PSCs) věnována stále větší pozornost. Často uváděným ohromujícím účinnostem však dosáhly jen pevné PSCs připravené v inertní atmosféře s napařovanými kovovými elektrodami. Tyto aspekty však významně zvyšují jejich cenu. Flexibilní PSCs (f-PSCs) představují nadějnou alternativu zejména díky možnostem kontinuální výroby. Tato práce prezentuje zcela roztokovou přípravu f-PSCs na vzduchu včetně zadní elektrody z uhlíkové pasty (C-pasty). Po optimalizaci hydrofilní úpravy flexibilního plastového substrátu byly rotačním nanášení připraveny f-PSCs s klasickou strukturou a účinností konverze (PCE) 3,4 %. Vrstvy tohoto typu f-PSC byly studovány na svém průřezu upraveném pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB) a dokumentovány rastrovacím elektronovým mikroskopem (SEM). Pomocí vodivého hrotu pro mikroskopii atomárních sil (AFM) byl změřen vodivostní profil průřezu a volt-ampérové (VA) charakteristiky jednotlivých vrstev zapojených přímo ve struktuře PSC.

Increasing need for low-cost and sustainable electrical energy brings the focus of this research towards perovskite solar cells (PSCs). Frequently mentioned, the incredible efficiencies of PSCs were only connected to rigid devices made in an inert atmosphere and used vacuum evaporation for their back electrodes. All of which greatly increases their cost. Flexible PSCs (f-PSCs) introduce a cost-effective alternative with their continuous fabrication process. In this work, we present an entirely solution-processed fabrication of f-PCSs in ambient conditions using commercial carbon paste (C-paste) as a back electrode. By tuning substrate treatment process, the champion device reached a power conversion efficiency (PCE) of 3,4 %. Layers of this classical PSC structure were studied at their cross section, uncovered using focused ion beam (FIB) and documented by scanning electron microscope (SEM). Profile and layer properties were measured with a conductive tip for atomic force microscopy (AFM) and were characterized by a line scan across all layers and by their IV curves, respectively.