Влияние обработки пиридином на оптические свойства пленок органо-неорганических перовскитов

  • Наталья Сергеевна Магонь Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Татьяна Юрьевна Зеленяк Государственный университет «Дубна», ул. Университетская, 19, 141982, г. Дубна, Московская область, Россия
  • Ольга Васильевна Королик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Павел Павлович Гладышев Государственный университет «Дубна», ул. Университетская, 19, 141982, г. Дубна, Московская область, Россия
  • Александр Васильевич Мазаник Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-66-72

Аннотация

Исследованы обработанные парами пиридина пленки органо-неорганических перовскитов составов CH3NH3PbI3 и CH3NH3Pb(I0,57Cl0,43)3. Анализ измеренных спектров пропускания, фотолюминесценции, а также кинетик интенсивности и центра масс полосы фотолюминесценции в процессе непрерывного освещения показал, что влияние пиридина на органо-неорганические перовскиты неоднозначно: наряду с фотостабилизацией (уменьшением скорости изменения параметров полосы фотолюминесценции при освещении) возникает нежелательный эффект, проявляющийся в резком снижении темновой стабильности (изменении фазового состава в процессе хранения).

Биографии авторов

Наталья Сергеевна Магонь, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирантка кафедры энергофизики физического факультета. Научный руководитель – А. В. Мазаник

Татьяна Юрьевна Зеленяк, Государственный университет «Дубна», ул. Университетская, 19, 141982, г. Дубна, Московская область, Россия

аспирантка кафедры химии, новых технологий и материалов факультета естественных и инженерных наук. Научный руководитель – П. П. Гладышев

Ольга Васильевна Королик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; заведующий научно-исследовательской лабораторией энергоэффективных материалов и технологий кафедры энергофизики физического факультета

Павел Павлович Гладышев, Государственный университет «Дубна», ул. Университетская, 19, 141982, г. Дубна, Московская область, Россия

доктор химических наук, профессор; заместитель заведующего кафедрой химии, новых технологий и материалов факультета естественных и инженерных наук

Александр Васильевич Мазаник, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры энергофизики физического факультета

Литература

  1. Park N-G, Grätzel M, Miyasaka T, editors. Organic-Inorganic Halide Perovskite Photovoltaics. From Fundamentals to Device Architectures. Cham: Springer; 2016. DOI: 10.1007/978-3-319-35114-8.
  2. Song Zh, McElvany Ch, Phillips A, Celik I, Krantz PW, Watthage SC, et al. A technoeconomic analysis of perovskite solar module manufacturing with low-cost materials and techniques. Energy and Environmental Science. 2017;10(6):1297–1305. DOI: 10.1039/C7EE00757D.
  3. Chen Q, De Marco N, Yang Y, Song T-B, Chen C-C, Zhao H, et al. Under the spotlight: The organic-inorganic hybrid halide perovskite for optoelectronic applications. Nano Today. 2015;10(3):355–396. DOI: 10.1016/J.NANTOD.2015.04.009.
  4. Zhou D, Zhou T, Tian Yu, Zhu X, Yafang Tu. Perovskite-Based Solar Cells: Materials, Methods, and Future Perspectives. Journal of Nanomaterials. 2018;2018:15. DOI: 10.1155/2018/8148072.
  5. National Renewable Energy Laboratory (NREL) [Internet]. 2018 [cited 2018 December]. Available from: https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart-20180716.jpg.
  6. Berhe TA, Su W-N, Chen Ch-Hs, Pan C-J, Cheng J-H, Chen H-M, et al. Organometal halide perovskite solar cells: degradation and stability. Energy and Environmental Science. 2016;9:323–356. DOI: 10.1039/C5EE02733K.
  7. Saliba M, Matsui T, Seo J-Y, Domanski K, Correa-Baena J-P, Nazeeruddin MK, et al. Cesium-containing triple cation perovskite solar cells: improved stability, reproducibility and high efficiency. Energy and Environmental Science. 2016;9(6):1989–1997. DOI: 10.1039/C5EE03874J.
  8. Gottesman R, Zaban A. Perovskites for photovoltaics in the spotlight: photoinduced physical changes and their implications. Accounts of Chemical Research. 2016;49(2):320 –329. DOI: 10.1021/acs.accounts.5b00446.
  9. Yao Y, Wang G, Wu F, Liu D, Lin C, Rao X, et al. The interface degradation of planar organic-inorganic perovskite solar cell traced by light beam induced current (LBIC). RSC Advances. 2017;7(68):42973– 42978. DOI: 10.1039/C7RA06423C.
  10. Zhao Y, Zhou W, Tan H, Fu R, Li Q, Lin F, et al. Mobile-ion-induced degradation of organic hole-selective layers in perovskite solar cells. Journal of Physical Chemistry C. 2017;121(27):14517–14523. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b04684.
  11. DeQuilettes DW, Zhang W, Burlakov VM, Graham DJ, Leijtens T, Osherov A, et al. Photo-induced halide redistribution in organic-inorganic perovskite films. Nature Communications. 2016;7:9. DOI: 10.1038/ncomms11683.
  12. Li Zh, Xiao Ch, Yang Ye, Harvey SP, Kim DH, Christians JA, et al. Extrinsic ion migration in perovskite solar cells. Energy and Environmental Science. 2017;10(5):1234 –1242. DOI: 10.1039/C7EE00358G.
  13. Zhang T, Cheung S-H, Meng X, Zhu L, Bai Y, Ho CHY, et al. Pinning down the anomalous light soaking effect towards high performance and fast response perovskite solar cells: the ion-migration induced charge accumulation. Journal of Physical Chemistry Letters. 2017;8(20):5069 –5076. DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b02160.
  14. Quilettes DW, Vorpahl SM, Stranks SD, Nagaoka H, Eperon GE, Ziffer ME, et al. Impact of microstructure on local carrier lifetime in perovskite solar cells. Science. 2015;348(6235):683– 686. DOI: 10.1126/science.aaa5333.
  15. Hu J, Gottesman R, Gouda L, Kama A, Priel M, Tirosh S, et al. Photovoltage behavior in perovskite solar cells under light-soa king showing photoinduced interfacial changes. ACS Energy Letters. 2017;2(5):950 – 956. DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00212.
  16. Hoke ET, Slotcavage DJ, Dohner ER, Bowring AR, Karunadasa HI, McGehee MD. Reversible photo-induced trap formation in mixed-halide hybrid perovskites for photovoltaics. Chemical Science. 2015;6(1):613– 617. DOI: 10.1039/C4SC03141E.
  17. Noel NK, Abate A, Stranks SD, Parrott ES, Burlakov VM, Goriely A, et al. Enhanced photoluminescence and solar cell performance via lewis base passivation of organic-inorganic lead halide perovskites. ACS Nano. 2014;8(10):9815– 9821. DOI: 10.1021/nn5036476.
  18. Yue Y, Salim NT, Wu Y, Yang X, Islam A, Chen W, et al. Enhanced stability of perovskite solar cells through corrosion-free pyridine derivatives in hole-transporting materials. Advanced Materials. 2016;28(48):10738 –10743. DOI: 10.1002/adma.201602822.
  19. Ahmed GhH, Yin J, Bose R, Sinatra L, Alarousu E, Yengel E, et al. Pyridine-induced dimensionality change in hybrid perovskite nanocrystals. Chemistry of Materials. 2017;29(10):4393– 4400. DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b00872.
  20. Yang D, Yang R, Ren X, Zhu X, Yang Z, Li C. Hysteresis-suppressed high-efficiency flexible perovskite solar cells using solid-state ionic-liquids for effective electron transport. Advanced Materials. 2016;28(26):5206 –5213. DOI: 10.1002/adma.201600446.
  21. Ščajev P, Qin C, Aleksiejunas RN, Baronas P, Miasojedovas S, Fujihara T, et al. Diffusion enhancement in highly excited MAPbI3 perovskite layers with additives. Journal of Physical Chemistry Letters. 2018;9(12):3167–3172. DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b01155.
  22. Joule JA, Mills K. Heterocyclic Chemistry. Oxford: Blackwell; 2002. 589 p.
  23. Russian edition: Dzhoul’ DzhA, Mills K. Khimiya geterotsiklicheskikh soedinenii. Zaitseva FV, Karchava AV, translators. Moscow: Mir; 2004. 728 p.
  24. Speranza M. The reactivity of heteroaromatic compounds in gas phase. Advances in Heterocyclic Chemistry. 1986;40:25–104. DOI: 10.1016/S0065-2725(08)60091-4.
  25. Arnett EM, Chawla B. Complete thermodynamic analysis of the hydration of thirteen pyridines and pyridinium ions. The special case of 2,6-di-tert-butylpyridine. Journal of the American Chemical Society. 1979;101(24):7141–7146. DOI: 0.1021/ja00518a001.
Опубликован
2019-05-20
Ключевые слова: фотовольтаика, органо-неорганические перовскиты, фотостабильность, пиридин, конфокальная спектроскопия
Поддерживающие организации Работа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (договор № Ф16МС-015).
Как цитировать
Магонь, Н. С., Зеленяк, Т. Ю., Королик, О. В., Гладышев, П. П., & Мазаник, А. В. (2019). Влияние обработки пиридином на оптические свойства пленок органо-неорганических перовскитов. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 66-72. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-66-72
Выпуск
№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).