Nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ನೀವು ಬಳಸುತ್ತಿರುವ ಬ್ರೌಸರ್‌ನ ಆವೃತ್ತಿಯು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗಾಗಿ, ನಿಮ್ಮ ಬ್ರೌಸರ್‌ನ ಹೊಸ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಆಫ್ ಮಾಡಿ). ಈ ಮಧ್ಯೆ, ನಿರಂತರ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ನಾವು ಸ್ಟೈಲಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಇಲ್ಲದೆ ಸೈಟ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ.
ಲೀಡ್ ಟ್ರೈಯೋಡೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ದೋಷ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆಯನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ α-ಹಂತದ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ಪರಿಣಾಮವು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ; ಇಲ್ಲಿ, ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ನಾವು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಲೀಡ್ ಟ್ರೈಯೋಡೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ α-ಹಂತದಿಂದ δ-ಹಂತಕ್ಕೆ ಅವನತಿ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಅಯೋಡಿನ್ ಖಾಲಿ ಜಾಗಗಳು ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು α-δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗದ ಸೀಸದ ಆಕ್ಸಲೇಟ್‌ನ ದಟ್ಟವಾದ ಪದರವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವುದರಿಂದ α-ಹಂತದ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ತಡೆಯುತ್ತದೆ, ಅಯೋಡಿನ್‌ನ ವಲಸೆ ಮತ್ತು ಬಾಷ್ಪೀಕರಣವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಈ ತಂತ್ರವು ಇಂಟರ್‌ಫೇಶಿಯಲ್ ನಾನ್‌ರೇಡಿಯೇಟಿವ್ ರಿಕಾಂಬಿನೇಷನ್ ಅನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸೌರ ಕೋಶ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು 25.39% (ಪ್ರಮಾಣೀಕೃತ 24.92%) ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡದ ಸಾಧನವು 1.5 G ವಾಯು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವಿಕಿರಣದ ಸಿಮ್ಯುಲೇಟೆಡ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 550 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದ ನಂತರವೂ ಅದರ ಮೂಲ 92% ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ (PSCs) ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆ (PCE) 26%1 ರ ಪ್ರಮಾಣೀಕೃತ ದಾಖಲೆಯ ಗರಿಷ್ಠ ಮಟ್ಟವನ್ನು ತಲುಪಿದೆ. 2015 ರಿಂದ, ಆಧುನಿಕ PSCಗಳು ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಟ್ರೈಯೋಡೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ (FAPbI3) ಅನ್ನು ಬೆಳಕು-ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವಾಗಿ ಆದ್ಯತೆ ನೀಡುತ್ತಿವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಶಾಕ್ಲಿ-ಕೀಸರ್ ಮಿತಿ 2,3,4 ರ ಸಮೀಪವಿರುವ ಆದ್ಯತೆಯ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, FAPbI3 ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ಆಗಿ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಕಪ್ಪು α ಹಂತದಿಂದ ಹಳದಿ ನಾನ್-ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ δ ಹಂತಕ್ಕೆ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ5,6. ಡೆಲ್ಟಾ ಹಂತದ ರಚನೆಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು, ವಿವಿಧ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಸಾಮಾನ್ಯ ತಂತ್ರವೆಂದರೆ FAPbI3 ಅನ್ನು ಮೀಥೈಲ್ ಅಮೋನಿಯಂ (MA+), ಸೀಸಿಯಮ್ (Cs+) ಮತ್ತು ಬ್ರೋಮೈಡ್ (Br-) ಅಯಾನುಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡುವುದು7,8,9. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ಗಳು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅಗಲೀಕರಣ ಮತ್ತು ಫೋಟೋಪ್ರೇರಿತ ಹಂತದ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆಯಿಂದ ಬಳಲುತ್ತವೆ, ಇದು ಫಲಿತಾಂಶದ PSC ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ರಾಜಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ10,11,12.
ಇತ್ತೀಚಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಯಾವುದೇ ಡೋಪಿಂಗ್ ಇಲ್ಲದೆ ಶುದ್ಧ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ FAPbI3 ಅದರ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ದೋಷಗಳಿಂದಾಗಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬೃಹತ್ FAPbI3 ನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ PSC ಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ2,15. ಆದಾಗ್ಯೂ, FAPbI3 PSC ಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಹಳದಿ ಷಡ್ಭುಜೀಯ ನಾನ್-ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ δ ಹಂತಕ್ಕೆ ಅವನತಿ ಇನ್ನೂ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು16. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹಲವಾರು ದೋಷಯುಕ್ತ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ನೀರು, ಶಾಖ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಒಳಗಾಗುವ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ17. ಆದ್ದರಿಂದ, FAPbI318 ನ ಕಪ್ಪು ಹಂತವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು ಮೇಲ್ಮೈ/ಧಾನ್ಯ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯೀಕರಣ ಅಗತ್ಯ. ಕಡಿಮೆ ಆಯಾಮದ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ಗಳು, ಆಮ್ಲ-ಬೇಸ್ ಲೂಯಿಸ್ ಅಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಂ ಹಾಲೈಡ್ ಲವಣಗಳ ಪರಿಚಯ ಸೇರಿದಂತೆ ಅನೇಕ ದೋಷ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ತಂತ್ರಗಳು ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ PSC ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿವೆ19,20,21,22. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ವಾಹಕ ಮರುಸಂಯೋಜನೆ, ಪ್ರಸರಣ ಉದ್ದ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯಂತಹ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ಪಾತ್ರದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸಿದ್ಧಾಂತ (DFT) ಅನ್ನು ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ಬಲೆಗೆ ಬೀಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಊಹಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ಮಾಡಲು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ20,25,26. ದೋಷಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ, ಸಾಧನದ ಸ್ಥಿರತೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ PSC ಗಳಲ್ಲಿ, ಹಂತ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ಪ್ರಭಾವದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರಬೇಕು. ನಮ್ಮ ಜ್ಞಾನದ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿ, ದೋಷಗಳು ಘನವನ್ನು ಷಡ್ಭುಜೀಯ (α-δ) ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಹೇಗೆ ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು α-FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಹಂತ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಮೇಲೆ ಮೇಲ್ಮೈ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆಯ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಇನ್ನೂ ಸರಿಯಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿಲ್ಲ.
ಇಲ್ಲಿ, ನಾವು ಕಪ್ಪು α-ಹಂತದಿಂದ ಹಳದಿ δ-ಹಂತಕ್ಕೆ FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಅವನತಿ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಮತ್ತು DFT ಮೂಲಕ α-to-δ-ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ. ಫಿಲ್ಮ್ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಮತ್ತು ಸಾಧನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ I ಖಾಲಿ ಜಾಗಗಳು α-δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು FAPbI3 ಮೇಲೆ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗದ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ದಟ್ಟವಾದ ಸೀಸದ ಆಕ್ಸಲೇಟ್ (PbC2O4) ಪದರವನ್ನು ಇನ್ ಸಿತು ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಪರಿಚಯಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಸೀಸದ ಆಕ್ಸಲೇಟ್ ಮೇಲ್ಮೈ (LOS) I ಖಾಲಿ ಜಾಗಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಾಖ, ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಂದ ಉತ್ತೇಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಾಗ I ಅಯಾನುಗಳ ವಲಸೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ LOS ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ನಾನ್ ರೇಡಿಯೇಟಿವ್ ರಿಕಾಂಬಿನೇಷನ್ ಅನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು FAPbI3 PSC ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು 25.39% (24.92% ಗೆ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ) ಗೆ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡದ LOS ಸಾಧನವು 1.5 G ವಿಕಿರಣದ ಸಿಮ್ಯುಲೇಟೆಡ್ ಏರ್ ಮಾಸ್ (AM) ನಲ್ಲಿ 550 ಗಂಟೆಗಳಿಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಗರಿಷ್ಠ ಪವರ್ ಪಾಯಿಂಟ್ (MPP) ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದ ನಂತರ ಅದರ ಮೂಲ ದಕ್ಷತೆಯ 92% ಅನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ.
FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ವಿಭಜನೆಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು α ಹಂತದಿಂದ δ ಹಂತಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ನಾವು ಮೊದಲು ab initio ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ವಿವರವಾದ ಹಂತದ ರೂಪಾಂತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ, FAPbI3 ನ ಘನ α-ಹಂತದಲ್ಲಿರುವ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಮೂಲೆ-ಹಂಚಿಕೆ [PbI6] ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರನ್‌ನಿಂದ FAPbI3 ನ ಷಡ್ಭುಜೀಯ δ-ಹಂತದಲ್ಲಿರುವ ಒಂದು ಆಯಾಮದ ಅಂಚಿನ-ಹಂಚಿಕೆ [PbI6] ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರನ್‌ಗೆ ರೂಪಾಂತರವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಬ್ರೇಕಿಂಗ್ 9. Pb-I ಮೊದಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ (Int-1) ಒಂದು ಬಂಧವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆ 0.62 eV/ಕೋಶವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಚಿತ್ರ 1a ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ. ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರನ್ ಅನ್ನು [0\(\bar{1}\)1] ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬದಲಾಯಿಸಿದಾಗ, ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಸಣ್ಣ ಸರಪಳಿಯು 1×1 ರಿಂದ 1×3, 1×4 ಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ δ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಮಾರ್ಗದ ಓರಿಯಂಟೇಶನ್ ಅನುಪಾತವು (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ ಆಗಿದೆ. ಶಕ್ತಿ ವಿತರಣಾ ರೇಖಾಚಿತ್ರದಿಂದ, ಮುಂದಿನ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ FAPbI3 ನ δ ಹಂತದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ನಂತರ, ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆ α ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಾಣಬಹುದು, ಅಂದರೆ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ವೇಗಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ, ನಾವು α- ಹಂತದ ಅವನತಿಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಲು ಬಯಸಿದರೆ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೊದಲ ಹಂತವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.
ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಹಂತ ರೂಪಾಂತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ - ಕಪ್ಪು FAPbI3 ಹಂತ (α-ಹಂತ), ಮೊದಲ Pb-I ಬಂಧ ವಿಭಜನೆ (Int-1) ಮತ್ತು ಮತ್ತಷ್ಟು Pb-I ಬಂಧ ವಿಭಜನೆ (Int-2, Int -3 ಮತ್ತು Int -4) ಮತ್ತು ಹಳದಿ ಹಂತ FAPbI3 (ಡೆಲ್ಟಾ ಹಂತ). b ವಿವಿಧ ಆಂತರಿಕ ಬಿಂದು ದೋಷಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ FAPbI3 ನ α ರಿಂದ δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಅಡೆತಡೆಗಳು. ಚುಕ್ಕೆಗಳ ರೇಖೆಯು ಆದರ್ಶ ಸ್ಫಟಿಕದ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (0.62 eV). c ಸೀಸದ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಬಿಂದು ದೋಷಗಳ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿ. ಅಬ್ಸಿಸ್ಸಾ ಅಕ್ಷವು α-δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆರ್ಡಿನೇಟ್ ಅಕ್ಷವು ದೋಷ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಬೂದು, ಹಳದಿ ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಬಣ್ಣಗಳಲ್ಲಿ ಮಬ್ಬಾದ ಭಾಗಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಟೈಪ್ I (ಕಡಿಮೆ EB-ಹೆಚ್ಚಿನ FE), ಟೈಪ್ II (ಹೆಚ್ಚಿನ FE) ಮತ್ತು ಟೈಪ್ III (ಕಡಿಮೆ EB-ಕಡಿಮೆ FE). d ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ FAPbI3 ನ VI ಮತ್ತು LOS ದೋಷಗಳ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿ. ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ ಅಯಾನು ವಲಸೆಗೆ ಇ I ತಡೆಗೋಡೆ ಮತ್ತು FAPbI3 ನ LOS. f – gf ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ I ಅಯಾನುಗಳ (ಕಿತ್ತಳೆ ಗೋಳಗಳು) ಮತ್ತು gLOS FAPbI3 (ಬೂದು, ಸೀಸ; ನೇರಳೆ (ಕಿತ್ತಳೆ), ಅಯೋಡಿನ್ (ಚಲಿಸುವ ಅಯೋಡಿನ್)) ವಲಸೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ (ಎಡ: ಮೇಲಿನ ನೋಟ; ಬಲ: ಅಡ್ಡ ವಿಭಾಗ, ಕಂದು); ಇಂಗಾಲ; ತಿಳಿ ನೀಲಿ - ಸಾರಜನಕ; ಕೆಂಪು - ಆಮ್ಲಜನಕ; ತಿಳಿ ಗುಲಾಬಿ - ಹೈಡ್ರೋಜನ್). ಮೂಲ ಡೇಟಾವನ್ನು ಮೂಲ ದತ್ತಾಂಶ ಫೈಲ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
ನಂತರ ನಾವು ವಿವಿಧ ಆಂತರಿಕ ಬಿಂದು ದೋಷಗಳ (PbFA, IFA, PbI, ಮತ್ತು IPb ಆಂಟಿಸೈಟ್ ಆಕ್ಯುಪೆನ್ಸಿ; Pbi ಮತ್ತು II ಇಂಟರ್‌ಸ್ಟೀಷಿಯಲ್ ಪರಮಾಣುಗಳು; ಮತ್ತು VI, VFA, ಮತ್ತು VPb ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ) ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದ ಹಂತದ ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 1b ಮತ್ತು ಪೂರಕ ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, ಎಲ್ಲಾ ದೋಷಗಳು α-δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರ 1b). ಕಡಿಮೆ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ α-δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ದೋಷಗಳನ್ನು ಹಂತದ ಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಹಾನಿಕಾರಕವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ. ಹಿಂದೆ ವರದಿ ಮಾಡಿದಂತೆ, ಸೀಸ-ಭರಿತ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ PSC27 ಗೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಸೀಸ-ಭರಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ PbI2- ಅಂತ್ಯಗೊಂಡ (100) ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಆಂತರಿಕ ಬಿಂದು ದೋಷಗಳ ದೋಷ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 1c ಮತ್ತು ಪೂರಕ ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಶಕ್ತಿ ತಡೆಗೋಡೆ (EB) ಮತ್ತು ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿ (FE) ಆಧರಿಸಿ, ಈ ದೋಷಗಳನ್ನು ಮೂರು ವಿಧಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಟೈಪ್ I (ಕಡಿಮೆ EB-ಹೆಚ್ಚಿನ FE): IPb, VFA ಮತ್ತು VPb ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರೂ, ಅವು ಹೆಚ್ಚಿನ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ರೀತಿಯ ದೋಷಗಳು ವಿರಳವಾಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳ ಮೇಲೆ ಸೀಮಿತ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ. ಟೈಪ್ II (ಹೆಚ್ಚಿನ EB): ಸುಧಾರಿತ α-δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯಿಂದಾಗಿ, ವಿರೋಧಿ-ಸೈಟ್ ದೋಷಗಳು PbI, IFA ಮತ್ತು PbFA α-FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಹಂತದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹಾನಿಗೊಳಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಟೈಪ್ III (ಕಡಿಮೆ EB-ಕಡಿಮೆ FE): ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳೊಂದಿಗೆ VI, Ii ಮತ್ತು Pbi ದೋಷಗಳು ಕಪ್ಪು ಹಂತದ ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ FE ಮತ್ತು EB VI ಅನ್ನು ನೀಡಿದರೆ, I ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.
VI ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, FAPbI3 ನ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ನಾವು PbC2O4 ನ ದಟ್ಟವಾದ ಪದರವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಫಿನೈಲೆಥೈಲಾಮೋನಿಯಮ್ ಅಯೋಡೈಡ್ (PEAI) ಮತ್ತು n-ಆಕ್ಟಿಲಾಮೋನಿಯಮ್ ಅಯೋಡೈಡ್ (OAI) ನಂತಹ ಸಾವಯವ ಹಾಲೈಡ್ ಉಪ್ಪು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಯಾವುದೇ ಮೊಬೈಲ್ ಹ್ಯಾಲೊಜೆನ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರದ PbC2O4 ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಂತರ ಸುಲಭವಾಗಿ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ತೇವಾಂಶ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ. ನೀರಿನಲ್ಲಿ PbC2O4 ನ ಕರಗುವಿಕೆ ಕೇವಲ 0.00065 g/L ಆಗಿದೆ, ಇದು PbSO428 ಗಿಂತಲೂ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, LOS ನ ದಟ್ಟವಾದ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪದ ಪದರಗಳನ್ನು ಇನ್ ಸಿತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಮೃದುವಾಗಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು (ಕೆಳಗೆ ನೋಡಿ). ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ನಾವು FAPbI3 ಮತ್ತು PbC2O4 ನಡುವಿನ ಇಂಟರ್‌ಫೇಶಿಯಲ್ ಬಂಧದ DFT ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಪೂರಕ ಕೋಷ್ಟಕ 2 LOS ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ನಂತರ ದೋಷ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. LOS, VI ದೋಷಗಳ ರಚನೆಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು 0.69–1.53 eV ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದಲ್ಲದೆ (ಚಿತ್ರ 1d), ವಲಸೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಮತ್ತು ನಿರ್ಗಮನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ I ನ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ 1e). ಮೊದಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ, I ಅಯಾನುಗಳು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ವಲಸೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ, VI ಅಯಾನುಗಳನ್ನು 0.61 eV ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯೊಂದಿಗೆ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಬಿಡುತ್ತವೆ. LOS ಅನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದ ನಂತರ, ಸ್ಟೆರಿಕ್ ಅಡಚಣೆಯ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ, I ಅಯಾನುಗಳ ವಲಸೆಗೆ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. 1.28 eV. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಹೊರಡುವ I ಅಯಾನುಗಳ ವಲಸೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, VOC ಯಲ್ಲಿನ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯು ನಿಯಂತ್ರಣ ಮಾದರಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1e). ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು LOS FAPbI3 ನಲ್ಲಿರುವ I ಅಯಾನು ವಲಸೆ ಮಾರ್ಗಗಳ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರ 1 f ಮತ್ತು g ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು LOS VI ದೋಷಗಳ ರಚನೆ ಮತ್ತು I ನ ಬಾಷ್ಪೀಕರಣವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ α ನಿಂದ δ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಅನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ.
ಆಕ್ಸಾಲಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಮತ್ತು FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ಆಕ್ಸಾಲಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಮತ್ತು FAPbI3 ದ್ರಾವಣಗಳನ್ನು ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಬಿಳಿ ಅವಕ್ಷೇಪವು ರೂಪುಗೊಂಡಿತು. ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (XRD) (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 3) ಮತ್ತು ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (FTIR) (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 4) ಬಳಸಿ ಪುಡಿ ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ಶುದ್ಧ PbC2O4 ವಸ್ತುವಾಗಿ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 5 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಸರಿಸುಮಾರು 18 mg/mL ಕರಗುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಐಸೊಪ್ರೊಪಿಲ್ ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ (IPA) ನಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಾಲಿಕ್ ಆಮ್ಲವು ಹೆಚ್ಚು ಕರಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ಇದು ನಂತರದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ IPA, ಸಾಮಾನ್ಯ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ದ್ರಾವಕವಾಗಿ, ಕಡಿಮೆ ಸಮಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಪದರವನ್ನು ಹಾನಿಗೊಳಿಸುವುದಿಲ್ಲ29. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಆಕ್ಸಲಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಆಕ್ಸಲಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲೆ ಸ್ಪಿನ್-ಲೇಪಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಈ ಕೆಳಗಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಮೀಕರಣದ ಪ್ರಕಾರ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ತೆಳುವಾದ ಮತ್ತು ದಟ್ಟವಾದ PbC2O4 ಅನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಪಡೆಯಬಹುದು: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. FAI ಅನ್ನು IPA ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಅಡುಗೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು. LOS ನ ದಪ್ಪವನ್ನು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು.
ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರಗಳು 2a,b ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಸಂರಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣಗಳು ಧಾನ್ಯದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಠೇವಣಿಯಾಗಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಇನ್-ಸಿಟು ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ PbC2O4 ಪದರವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬೇಕು. LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಸ್ವಲ್ಪ ಮೃದುವಾದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 6) ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ದೊಡ್ಡ ನೀರಿನ ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 7). ಉತ್ಪನ್ನದ ಮೇಲ್ಮೈ ಪದರವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಹೈ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ವರ್ಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (HR-TEM) ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ (ಚಿತ್ರ 2c), ಸುಮಾರು 10 nm ದಪ್ಪವಿರುವ ಏಕರೂಪದ ಮತ್ತು ದಟ್ಟವಾದ ತೆಳುವಾದ ಪದರವು LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಗೋಚರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2d). PbC2O4 ಮತ್ತು FAPbI3 ನಡುವಿನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಹೈ-ಆಂಗಲ್ ರಿಂಗ್ ಡಾರ್ಕ್-ಫೀಲ್ಡ್ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (HAADF-STEM) ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, FAPbI3 ನ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಪ್ರದೇಶಗಳು ಮತ್ತು PbC2O4 ನ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಗಮನಿಸಬಹುದು (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 8). ಆಕ್ಸಾಲಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ನಂತರ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) ಅಳತೆಗಳಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ, ಚಿತ್ರ 2e–g ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ. ಚಿತ್ರ 2e ನಲ್ಲಿ, C 1s ಸುಮಾರು 284.8 eV ಮತ್ತು 288.5 eV ಯ ಶಿಖರಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ CC ಮತ್ತು FA ಸಂಕೇತಗಳಿಗೆ ಸೇರಿವೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಪೊರೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, LOS ಪೊರೆಯು 289.2 eV ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಿಖರವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು, ಇದನ್ನು C2O42- ಗೆ ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ O 1s ವರ್ಣಪಟಲವು 531.7 eV, 532.5 eV, ಮತ್ತು 533.4 eV ನಲ್ಲಿ ಮೂರು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನವಾದ O 1s ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಖಂಡ ಆಕ್ಸಲೇಟ್ ಗುಂಪುಗಳು 30 ರ ಡಿಪ್ರೋಟೋನೇಟೆಡ್ COO, C=O ಮತ್ತು OH ಘಟಕದ O ಪರಮಾಣುಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2e). )). ನಿಯಂತ್ರಣ ಮಾದರಿಗಾಗಿ, ಕೇವಲ ಒಂದು ಸಣ್ಣ O 1s ಶಿಖರವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಆಮ್ಲಜನಕಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. Pb 4f7/2 ಮತ್ತು Pb 4f5/2 ನ ನಿಯಂತ್ರಣ ಪೊರೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 138.4 eV ಮತ್ತು 143.3 eV ನಲ್ಲಿವೆ. LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಂಧಕ ಶಕ್ತಿಯ ಕಡೆಗೆ ಸುಮಾರು 0.15 eV ನ Pb ಶಿಖರದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಇದು C2O42- ಮತ್ತು Pb ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಬಲವಾದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2g).
a ನಿಯಂತ್ರಣದ SEM ಚಿತ್ರಗಳು ಮತ್ತು b LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು, ಮೇಲಿನ ನೋಟ. c ನಿಯಂತ್ರಣದ ಹೈ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಕ್ರಾಸ್-ಸೆಕ್ಷನಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (HR-TEM) ಮತ್ತು d LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು. e C 1s, f O 1s ಮತ್ತು g Pb 4f ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಹೈ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ XPS. ಮೂಲ ಡೇಟಾವನ್ನು ಮೂಲ ಡೇಟಾ ಫೈಲ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
DFT ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ VI ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು I ವಲಸೆಯು α ನಿಂದ δ ಗೆ ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹಿಂದಿನ ವರದಿಗಳು ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಒಡ್ಡಿದ ನಂತರ ಫೋಟೋಇಮ್ಮರ್ಶನ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ PC-ಆಧಾರಿತ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಿಂದ I2 ವೇಗವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ31,32,33. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ α-ಹಂತದ ಮೇಲೆ ಸೀಸದ ಆಕ್ಸಲೇಟ್‌ನ ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸಲು, ನಾವು ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಟೊಲುಯೀನ್ ಹೊಂದಿರುವ ಪಾರದರ್ಶಕ ಗಾಜಿನ ಬಾಟಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸಿದೆವು ಮತ್ತು ನಂತರ 24 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 1 ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ವಿಕಿರಣಗೊಳಿಸಿದೆವು. ಚಿತ್ರ 3a ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ನಾವು ನೇರಳಾತೀತ ಮತ್ತು ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿನ (UV-Vis) ಟೊಲುಯೀನ್ ದ್ರಾವಣದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತೇವೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಮಾದರಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, LOS-ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ I2 ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಬೆಳಕಿನ ಇಮ್ಮರ್ಶನ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕಾಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್ LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಿಂದ I2 ಬಿಡುಗಡೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ವಯಸ್ಸಾದ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 3b ಮತ್ತು c ನ ಒಳಸೇರಿಸುವಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಇನ್ನೂ ಕಪ್ಪು ಬಣ್ಣದ್ದಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್ ಹಳದಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ತಿರುಗಿದೆ. ಮುಳುಗಿದ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ UV-ಗೋಚರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಚಿತ್ರ 3b, c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ α ಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯ ವಿಕಾಸವನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. 24 ಗಂಟೆಗಳ ಪ್ರಕಾಶದ ನಂತರ, ನಿಯಂತ್ರಣ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಬಲವಾದ ಹಳದಿ δ-ಹಂತದ ಸಂಕೇತವನ್ನು (11.8°) ತೋರಿಸಿತು, ಆದರೆ LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಇನ್ನೂ ಉತ್ತಮ ಕಪ್ಪು ಹಂತವನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಂಡಿದೆ (ಚಿತ್ರ 3d).
ಟೊಲ್ಯೂನ್ ದ್ರಾವಣಗಳ UV-ಗೋಚರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವರ್ಣಪಟಲ, ಇದರಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್ ಮತ್ತು LOS ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು 24 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 1 ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಪ್ರತಿ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಸಮಾನ ಪ್ರಮಾಣದ ಟೊಲ್ಯೂನ್‌ನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸಲಾಗಿದ್ದ ಒಂದು ಬಾಟಲಿಯನ್ನು ಇನ್ಸೆಟ್ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. b 1 ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ 24 ಗಂಟೆಗಳ ಮುಳುಗಿಸುವಿಕೆಯ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ UV-Vis ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವರ್ಣಪಟಲ ಮತ್ತು c LOS ಫಿಲ್ಮ್. ಪರೀಕ್ಷಾ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಛಾಯಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಇನ್ಸೆಟ್ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. d 24 ಗಂಟೆಗಳ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿಗಳು ಮತ್ತು LOS ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು. 24 ಗಂಟೆಗಳ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ನಂತರ ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್ e ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಮ್ f LOS ನ SEM ಚಿತ್ರಗಳು. ಮೂಲ ಡೇಟಾವನ್ನು ಮೂಲ ಡೇಟಾ ಫೈಲ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರಗಳು 3e,f ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, 24 ಗಂಟೆಗಳ ಪ್ರಕಾಶದ ನಂತರ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು ನಾವು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ, ದೊಡ್ಡ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ಸೂಜಿಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು δ-ಹಂತದ ಉತ್ಪನ್ನ FAPbI3 (ಚಿತ್ರ 3e) ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. LOS ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಿಗೆ, ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಧಾನ್ಯಗಳು ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿವೆ (ಚಿತ್ರ 3f). ಫಲಿತಾಂಶಗಳು I ನಷ್ಟವು ಕಪ್ಪು ಹಂತದಿಂದ ಹಳದಿ ಹಂತಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ದೃಢಪಡಿಸಿತು, ಆದರೆ PbC2O4 ಕಪ್ಪು ಹಂತವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, I ನಷ್ಟವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಖಾಲಿ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಧಾನ್ಯದ ಬೃಹತ್ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದರಿಂದ, 34 ಈ ಹಂತವು ಧಾನ್ಯದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಹೆಚ್ಚು. ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಅಯೋಡಿನ್ ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು VI ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. DFT ಊಹಿಸಿದಂತೆ, LOS VI ದೋಷಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ I ಅಯಾನುಗಳ ವಲಸೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ.
ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ವಾತಾವರಣದ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ತೇವಾಂಶ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಮೇಲೆ PbC2O4 ಪದರದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು (ಸಾಪೇಕ್ಷ ಆರ್ದ್ರತೆ 30-60%) ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 9 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ 12 ದಿನಗಳ ನಂತರವೂ ಕಪ್ಪು ಬಣ್ಣದಲ್ಲಿತ್ತು, ಆದರೆ ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್ ಹಳದಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ತಿರುಗಿತು. XRD ಅಳತೆಗಳಲ್ಲಿ, ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್ FAPbI3 ನ δ ಹಂತಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ 11.8° ನಲ್ಲಿ ಬಲವಾದ ಶಿಖರವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ LOS ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಕಪ್ಪು α ಹಂತವನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 10).
ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸೀಸದ ಆಕ್ಸಲೇಟ್‌ನ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಫೋಟೊಲ್ಯುಮಿನೆಸೆನ್ಸ್ (PL) ಮತ್ತು ಸಮಯ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಫೋಟೊಲ್ಯುಮಿನೆಸೆನ್ಸ್ (TRPL) ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಚಿತ್ರ 4a ರಲ್ಲಿ LOS ಫಿಲ್ಮ್ PL ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. PL ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ, 10 × 10 μm2 ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ LOS ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ತೀವ್ರತೆಯು ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 11), ಇದು PbC2O4 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಏಕರೂಪವಾಗಿ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದೇ ಘಾತೀಯ ಕಾರ್ಯದೊಂದಿಗೆ TRPL ಕೊಳೆಯುವಿಕೆಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ವಾಹಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4b). LOS ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ವಾಹಕ ಜೀವಿತಾವಧಿ 5.2 μs ಆಗಿದೆ, ಇದು 0.9 μs ನ ವಾಹಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಉದ್ದವಾಗಿದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆಯಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಕಿರಣಶೀಲವಲ್ಲದ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಗಾಜಿನ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ PL ನ ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ PL ಮತ್ತು b-ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ. c ಸಾಧನದ SP ಕರ್ವ್ (FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au). d EQE ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಮತ್ತು Jsc EQE ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಅನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಾಧನದಿಂದ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ. d Voc ರೇಖಾಚಿತ್ರದ ಮೇಲೆ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸಾಧನದ ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಯ ಅವಲಂಬನೆ. f ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au ಕ್ಲೀನ್ ಹೋಲ್ ಸಾಧನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿಶಿಷ್ಟ MKRC ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ. VTFL ಗರಿಷ್ಠ ಟ್ರ್ಯಾಪ್ ಫಿಲ್ಲಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿದೆ. ಈ ಡೇಟಾದಿಂದ ನಾವು ಟ್ರ್ಯಾಪ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು (Nt) ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಿದ್ದೇವೆ. ಮೂಲ ಡೇಟಾವನ್ನು ಮೂಲ ಡೇಟಾ ಫೈಲ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಸಾಧನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಸೀಸದ ಆಕ್ಸಲೇಟ್ ಪದರದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ FTO/TiO2/SnO2/ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್/ಸ್ಪೈರೋ-OMeTAD/Au ಸಂಪರ್ಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಉತ್ತಮ ಸಾಧನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ನಾವು ಮೀಥೈಲಮೈನ್ ಹೈಡ್ರೋಕ್ಲೋರೈಡ್ (MACl) ಬದಲಿಗೆ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗೆ ಸಂಯೋಜಕವಾಗಿ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ (FACl) ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ, ಏಕೆಂದರೆ FACl ಉತ್ತಮ ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು FAPbI335 ನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುತ್ತದೆ (ವಿವರವಾದ ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ ಪೂರಕ ಚಿತ್ರಗಳು 1 ಮತ್ತು 2 ನೋಡಿ). 12-14). ಡೈಥೈಲ್ ಈಥರ್ (DE) ಅಥವಾ ಕ್ಲೋರೋಬೆಂಜೀನ್ (CB)36 ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ಆದ್ಯತೆಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರಗಳು 15 ಮತ್ತು 16). ಆಕ್ಸಲಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುವ ಮೂಲಕ ದೋಷ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸಲು PbC2O4 ನ ದಪ್ಪವನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲಾಗಿದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 17). ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ಡ್ ಕಂಟ್ರೋಲ್ ಮತ್ತು LOS ಸಾಧನಗಳ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ SEM ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 18 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು LOS ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಕರೆಂಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆ (CD) ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 4c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಹೊರತೆಗೆಯಲಾದ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಪೂರಕ ಕೋಷ್ಟಕ 3 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ. ಗರಿಷ್ಠ ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆ (PCE) ನಿಯಂತ್ರಣ ಕೋಶಗಳು 23.43% (22.94%), Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2), Voc 1.16 V (1.16 V) ಮತ್ತು ರಿವರ್ಸ್ (ಫಾರ್ವರ್ಡ್) ಸ್ಕ್ಯಾನ್. ಫಿಲ್ ಫ್ಯಾಕ್ಟರ್ (FF) 78.40% (76.69%). ಗರಿಷ್ಠ PCE LOS PSC 25.39% (24.79%), Jsc 25.77 mA cm-2, Voc 1.18 V, FF ಹಿಮ್ಮುಖದಿಂದ (ಫಾರ್ವರ್ಡ್ ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ಗೆ) 83.50% (81.52%) ಆಗಿದೆ. ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಮೂರನೇ ವ್ಯಕ್ತಿಯ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ LOS ಸಾಧನವು 24.92% ಪ್ರಮಾಣೀಕೃತ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 19). ಬಾಹ್ಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯು (EQE) ಕ್ರಮವಾಗಿ 24.90 mA cm-2 (ನಿಯಂತ್ರಣ) ಮತ್ತು 25.18 mA cm-2 (LOS PSC) ನ ಸಂಯೋಜಿತ Jsc ಅನ್ನು ನೀಡಿತು, ಇದು ಪ್ರಮಾಣಿತ AM 1.5 G ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾದ Jsc ನೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮ ಒಪ್ಪಂದದಲ್ಲಿದೆ (ಚಿತ್ರ .4d). ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು LOS PSC ಗಳಿಗಾಗಿ ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ PCE ಗಳ ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 20 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 4e ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಬಲೆಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುವ ಮೇಲ್ಮೈ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯ ಮೇಲೆ PbC2O4 ನ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು Voc ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಯ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ. LOS ಸಾಧನಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಲಾದ ರೇಖೆಯ ಇಳಿಜಾರು 1.16 kBT/sq ಆಗಿದೆ, ಇದು ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಾಧನಕ್ಕೆ ಅಳವಡಿಸಲಾದ ರೇಖೆಯ ಇಳಿಜಾರಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ (1.31 kBT/sq), ಇದು LOS ಡಿಕಾಯ್‌ಗಳಿಂದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ತಡೆಯಲು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ರಂಧ್ರ ಸಾಧನದ ಡಾರ್ಕ್ IV ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಅಳೆಯಲು ನಾವು ಸ್ಪೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್ ಕರೆಂಟ್ ಲಿಮಿಟಿಂಗ್ (SCLC) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ. 4f ತೋರಿಸಿ. ಬಲೆಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು Nt = 2ε0εVTFL/eL2 ಸೂತ್ರದಿಂದ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ ε ಎಂಬುದು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ, ε0 ಎಂಬುದು ನಿರ್ವಾತದ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ, VTFL ಎಂಬುದು ಬಲೆಯನ್ನು ತುಂಬಲು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿದೆ, e ಎಂಬುದು ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದೆ, L ಎಂಬುದು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ದಪ್ಪವಾಗಿದೆ (650 nm). VOC ಸಾಧನದ ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು 1.450 × 1015 cm–3 ಎಂದು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಾಧನದ ದೋಷ ಸಾಂದ್ರತೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು 1.795 × 1015 cm–3 ಆಗಿದೆ.
ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡದ ಸಾಧನವನ್ನು ಪೂರ್ಣ ಹಗಲು ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠ ಪವರ್ ಪಾಯಿಂಟ್ (MPP) ನಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು, ಇದರ ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು (ಚಿತ್ರ 5a). 550 ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ, LOS ಸಾಧನವು ಅದರ ಗರಿಷ್ಠ ದಕ್ಷತೆಯ 92% ಅನ್ನು ಇನ್ನೂ ಕಾಯ್ದುಕೊಂಡಿದೆ, ಆದರೆ ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಾಧನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಅದರ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ 60% ಕ್ಕೆ ಇಳಿದಿದೆ. ಹಳೆಯ ಸಾಧನದಲ್ಲಿನ ಅಂಶಗಳ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಹಾರಾಟದ ಸಮಯದ ದ್ವಿತೀಯ ಅಯಾನು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವರ್ಣಪಟಲ (ToF-SIMS) (ಚಿತ್ರ 5b, c) ಮೂಲಕ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ ಚಿನ್ನದ ನಿಯಂತ್ರಣ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಅಯೋಡಿನ್‌ನ ದೊಡ್ಡ ಸಂಗ್ರಹವನ್ನು ಕಾಣಬಹುದು. ಜಡ ಅನಿಲ ರಕ್ಷಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ತೇವಾಂಶ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದಂತಹ ಪರಿಸರ ವಿಘಟನೆಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಹೊರಗಿಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಆಂತರಿಕ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು (ಅಂದರೆ, ಅಯಾನು ವಲಸೆ) ಕಾರಣವೆಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ToF-SIMS ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರ, Au ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ I- ಮತ್ತು AuI2- ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲಾಯಿತು, ಇದು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನಿಂದ Au ಗೆ I ನ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಾಧನದಲ್ಲಿ I- ಮತ್ತು AuI2- ಅಯಾನುಗಳ ಸಿಗ್ನಲ್ ತೀವ್ರತೆಯು VOC ಮಾದರಿಗಿಂತ ಸರಿಸುಮಾರು 10 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಹಿಂದಿನ ವರದಿಗಳು ಅಯಾನು ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯತೆಯು ಸ್ಪೈರೋ-OMeTAD ನ ರಂಧ್ರ ವಾಹಕತೆಯಲ್ಲಿ ತ್ವರಿತ ಇಳಿಕೆಗೆ ಮತ್ತು ಮೇಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಪದರದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸವೆತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸಾಧನದಲ್ಲಿನ ಇಂಟರ್ಫೇಶಿಯಲ್ ಸಂಪರ್ಕವು ಹದಗೆಡುತ್ತದೆ37,38. Au ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸ್ಪೈರೋ-OMeTAD ಪದರವನ್ನು ಕ್ಲೋರೊಬೆಂಜೀನ್ ದ್ರಾವಣದಿಂದ ತಲಾಧಾರದಿಂದ ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ ನಾವು ಮೇಯುವಿಕೆ ಘಟನೆ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (GIXRD) (ಚಿತ್ರ 5d) ಬಳಸಿ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್ 11.8° ನಲ್ಲಿ ಸ್ಪಷ್ಟ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಪೀಕ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ LOS ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಹೊಸ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಪೀಕ್ ಕಾಣಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ನಿಯಂತ್ರಣ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ I ಅಯಾನುಗಳ ದೊಡ್ಡ ನಷ್ಟಗಳು δ ಹಂತದ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ LOS ಫಿಲ್ಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ.
ಸಾರಜನಕ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಸೀಲ್ ಮಾಡದ ಸಾಧನದ 575 ಗಂಟೆಗಳ ನಿರಂತರ MPP ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಮತ್ತು UV ಫಿಲ್ಟರ್ ಇಲ್ಲದೆ 1 ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು. LOS MPP ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಾಧನ ಮತ್ತು ವಯಸ್ಸಾದ ಸಾಧನದಲ್ಲಿ b I- ಮತ್ತು c AuI2- ಅಯಾನುಗಳ ToF-SIMS ವಿತರಣೆ. ಹಳದಿ, ಹಸಿರು ಮತ್ತು ಕಿತ್ತಳೆ ಬಣ್ಣದ ಛಾಯೆಗಳು Au, Spiro-OMeTAD ಮತ್ತು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. MPP ಪರೀಕ್ಷೆಯ ನಂತರ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ d GIXRD. ಮೂಲ ಡೇಟಾವನ್ನು ಮೂಲ ಡೇಟಾ ಫೈಲ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
PbC2O4 ಅಯಾನು ವಲಸೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಬಹುದೆಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ತಾಪಮಾನ-ಅವಲಂಬಿತ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಯಿತು (ಪೂರಕ ಚಿತ್ರ 21). ಅಯಾನು ವಲಸೆಯ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು (Ea) ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ (T) FAPbI3 ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ವಾಹಕತೆ (σ) ಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ನೆರ್ನ್ಸ್ಟ್-ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ: σT = σ0exp(−Ea/kBT), ಇಲ್ಲಿ σ0 ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, kB ಬೋಲ್ಟ್ಜ್‌ಮನ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ. ನಾವು 1/T ವಿರುದ್ಧ ln(σT) ನ ಇಳಿಜಾರಿನಿಂದ Ea ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ, ಇದು ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕೆ 0.283 eV ಮತ್ತು LOS ಸಾಧನಕ್ಕೆ 0.419 eV ಆಗಿದೆ.
ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ನ ಅವನತಿ ಮಾರ್ಗ ಮತ್ತು α-δ ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ದೋಷಗಳ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ನಾವು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತೇವೆ. ಈ ದೋಷಗಳಲ್ಲಿ, VI ದೋಷಗಳು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ α ನಿಂದ δ ಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. I ಖಾಲಿ ಜಾಗಗಳ ರಚನೆ ಮತ್ತು I ಅಯಾನುಗಳ ವಲಸೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವ ಮೂಲಕ FAPbI3 ನ α-ಹಂತವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು PbC2O4 ನ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗದ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ದಟ್ಟವಾದ ಪದರವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ತಂತ್ರವು ಇಂಟರ್‌ಫೇಶಿಯಲ್ ನಾನ್-ರೇಡಿಯೇಟಿವ್ ರಿಕಾಂಬಿನೇಷನ್ ಅನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಸೌರ ಕೋಶ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು 25.39% ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ದೋಷ-ಪ್ರೇರಿತ α ನಿಂದ δ ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ PSC ಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ನಮ್ಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಮಾರ್ಗದರ್ಶನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ.
ಟೈಟಾನಿಯಂ(IV) ಐಸೊಪ್ರೊಪಾಕ್ಸೈಡ್ (TTIP, 99.999%) ಅನ್ನು ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೈಡ್ರೋಕ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ (HCl, 35.0–37.0%) ಮತ್ತು ಎಥೆನಾಲ್ (ಅನ್‌ಹೈಡ್ರಸ್) ಅನ್ನು ಗುವಾಂಗ್‌ಝೌ ರಾಸಾಯನಿಕ ಉದ್ಯಮದಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. SnO2 (15 wt% ಟಿನ್(IV) ಆಕ್ಸೈಡ್ ಕೊಲೊಯ್ಡಲ್ ಪ್ರಸರಣ) ಅನ್ನು ಆಲ್ಫಾ ಏಸರ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಲೀಡ್(II) ಅಯೋಡೈಡ್ (PbI2, 99.99%) ಅನ್ನು TCI ಶಾಂಘೈ (ಚೀನಾ) ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಅಯೋಡೈಡ್ (FAI, ≥99.5%), ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ (FACl, ≥99.5%), ಮೀಥೈಲಮೈನ್ ಹೈಡ್ರೋಕ್ಲೋರೈಡ್ (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-ಟೆಟ್ರಾಕಿಸ್-(N , N-di-p) )-ಮೆಥಾಕ್ಸಿಯಾನಿಲಿನ್)-9,9′-ಸ್ಪೈರೋಬಿಫ್ಲೋರೀನ್ (ಸ್ಪೈರೋ-OMeTAD, ≥99.5%), ಲಿಥಿಯಂ ಬಿಸ್(ಟ್ರೈಫ್ಲೋರೋಮೀಥೇನ್)ಸಲ್ಫೋನಿಲಿಮೈಡ್ (Li-TFSI, 99.95%), 4-ಟೆರ್ಟ್ -ಬ್ಯುಟೈಲ್ಪಿರಿಡಿನ್ (tBP, 96%) ಅನ್ನು ಕ್ಸಿಯಾನ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಲೈಟ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಕಂಪನಿ (ಚೀನಾ) ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. N,N-ಡೈಮಿಥೈಲ್ಫಾರ್ಮಮೈಡ್ (DMF, 99.8%), ಡೈಮಿಥೈಲ್ ಸಲ್ಫಾಕ್ಸೈಡ್ (DMSO, 99.9%), ಐಸೊಪ್ರೊಪಿಲ್ ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ (IPA, 99.8%), ಕ್ಲೋರೋಬೆಂಜೀನ್ (CB, 99.8%), ಅಸಿಟೋನಿಟ್ರೈಲ್ (ACN). ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆಕ್ಸಲಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು (H2C2O4, 99.9%) ಮ್ಯಾಕ್ಲಿನ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳನ್ನು ಯಾವುದೇ ಇತರ ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳಿಲ್ಲದೆ ಸ್ವೀಕರಿಸಿದಂತೆ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.
ITO ಅಥವಾ FTO ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು (1.5 × 1.5 cm2) ಕ್ರಮವಾಗಿ 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಡಿಟರ್ಜೆಂಟ್, ಅಸಿಟೋನ್ ಮತ್ತು ಎಥೆನಾಲ್‌ನಿಂದ ಅಲ್ಟ್ರಾಸಾನಿಕ್ ಆಗಿ ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ ಸಾರಜನಕ ಸ್ಟ್ರೀಮ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಲಾಯಿತು. 60 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ 500 °C ನಲ್ಲಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾದ ಈಥನಾಲ್ (1/25, v/v) ನಲ್ಲಿ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಸೊಪ್ರೊಪಾಕ್ಸಿಬಿಸ್ (ಅಸಿಟೈಲ್ ಅಸಿಟೋನೇಟ್) ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು FTO ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ದಟ್ಟವಾದ TiO2 ತಡೆಗೋಡೆ ಪದರವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಯಿತು. SnO2 ಕೊಲೊಯ್ಡಲ್ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು 1:5 ರ ಪರಿಮಾಣ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಿಂದ ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು. 20 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ UV ಓಝೋನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ಶುದ್ಧ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ, SnO2 ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು 4000 rpm ನಲ್ಲಿ 30 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಕಾಲ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ 150 °C ನಲ್ಲಿ 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಪೂರ್ವಭಾವಿಯಾಗಿ ಕಾಯಿಸಲಾಯಿತು. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ದ್ರಾವಣಕ್ಕಾಗಿ, 275.2 mg FAI, 737.6 mg PbI2 ಮತ್ತು FACl (20 mol%) ಅನ್ನು DMF/DMSO (15/1) ಮಿಶ್ರ ದ್ರಾವಕದಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಲಾಯಿತು. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಪದರವನ್ನು UV-ಓಝೋನ್-ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ SnO2 ಪದರದ ಮೇಲೆ 5000 rpm ನಲ್ಲಿ 25 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಕಾಲ ಸುತ್ತುವರಿದ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ 40 μL ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಕೊನೆಯ ಬಾರಿಗೆ 5 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ನಂತರ, 50 μL MACl IPA ದ್ರಾವಣವನ್ನು (4 mg/mL) ತ್ವರಿತವಾಗಿ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ದ್ರಾವಕ ವಿರೋಧಿಯಾಗಿ ಬಿಡಲಾಯಿತು. ನಂತರ, ಹೊಸದಾಗಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು 150°C ನಲ್ಲಿ 20 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಮತ್ತು ನಂತರ 100°C ನಲ್ಲಿ 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಅನೆಲ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶಕ್ಕೆ ತಂಪಾಗಿಸಿದ ನಂತರ, ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು H2C2O4 ದ್ರಾವಣವನ್ನು (1 mL IPA ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ 1, 2, 4 mg) 30 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಕಾಲ 4000 rpm ನಲ್ಲಿ ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. 72.3 ಮಿಗ್ರಾಂ ಸ್ಪೈರೋ-ಒಮೆಟಾಡ್, 1 ಮಿಲಿ ಸಿಬಿ, 27 µl ಟಿಬಿಪಿ ಮತ್ತು 17.5 µl ಲಿ-ಟಿಎಫ್‌ಎಸ್‌ಐ (1 ಮಿಲಿ ಅಸಿಟೋನಿಟ್ರೈಲ್‌ನಲ್ಲಿ 520 ಮಿಗ್ರಾಂ) ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಸ್ಪೈರೋ-ಒಮೆಟಾಡ್ ದ್ರಾವಣವನ್ನು 30 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಒಳಗೆ 4000 ಆರ್‌ಪಿಎಂನಲ್ಲಿ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗೆ ಸ್ಪಿನ್-ಲೇಪಿಸಲಾಯಿತು. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, 100 ಎನ್‌ಎಂ ದಪ್ಪದ ಎಯು ಪದರವನ್ನು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ 0.05 ಎನ್‌ಎಂ/ಸೆ (0~1 ಎನ್‌ಎಂ), 0.1 ಎನ್‌ಎಂ/ಸೆ (2~15 ಎನ್‌ಎಂ) ಮತ್ತು 0.5 ಎನ್‌ಎಂ/ಸೆ (16~100 ಎನ್‌ಎಂ) ದರದಲ್ಲಿ ಆವಿಯಾಯಿತು. ).
ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ SC ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಕೀತ್ಲಿ 2400 ಮೀಟರ್ ಬಳಸಿ ಸೌರ ಸಿಮ್ಯುಲೇಟರ್ ಇಲ್ಯುಮಿನೇಷನ್ (SS-X50) ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 100 mW/cm2 ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮಾಪನಾಂಕ ನಿರ್ಣಯಿಸಿದ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಯಿತು. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳದ ಹೊರತು, SP ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ (~25°C) ಫಾರ್ವರ್ಡ್ ಮತ್ತು ರಿವರ್ಸ್ ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ (ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹಂತ 20 mV, ವಿಳಂಬ ಸಮಯ 10 ms) ನೈಟ್ರೋಜನ್ ತುಂಬಿದ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ PSC ಗಾಗಿ 0.067 cm2 ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ನೆರಳು ಮುಖವಾಡವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಸಾಧನದ ಮೇಲೆ ಏಕವರ್ಣದ ಬೆಳಕನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದ PVE300-IVT210 ವ್ಯವಸ್ಥೆ (ಇಂಡಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ ವಿಷನ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ(ಗಳು) ಪ್ರೈವೇಟ್ ಲಿಮಿಟೆಡ್) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸುತ್ತುವರಿದ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ EQE ಅಳತೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಸಾಧನದ ಸ್ಥಿರತೆಗಾಗಿ, UV ಫಿಲ್ಟರ್ ಇಲ್ಲದೆ 100 mW/cm2 ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಕೈಗವಸು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುವರಿಯದ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ToF-SIMS ಅನ್ನು PHI ನ್ಯಾನೊಟೋಫಿಐ ಹಾರಾಟದ ಸಮಯ ಸಿಮ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. 400×400 µm ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ 4 kV Ar ಅಯಾನ್ ಗನ್ ಬಳಸಿ ಆಳದ ಪ್ರೊಫೈಲಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ.
5.0 × 10–7 Pa ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಏಕವರ್ಣದ Al Kα (XPS ಮೋಡ್‌ಗಾಗಿ) ಬಳಸಿ ಥರ್ಮೋ-VG ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ (ESCALAB 250) ನಲ್ಲಿ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) ಮಾಪನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಅನ್ನು JEOL-JSM-6330F ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಒರಟುತನವನ್ನು ಪರಮಾಣು ಬಲ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (AFM) (ಬ್ರೂಕರ್ ಡೈಮೆನ್ಷನ್ ಫಾಸ್ಟ್‌ಸ್ಕ್ಯಾನ್) ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. STEM ಮತ್ತು HAADF-STEM ಅನ್ನು FEI ಟೈಟಾನ್ ಥೆಮಿಸ್ STEM ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ. UV-3600Plus (ಶಿಮಾಡ್ಜು ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್) ಬಳಸಿ UV–Vis ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. ಕೀತ್ಲಿ 2400 ಮೀಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸ್ಪೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಕರೆಂಟ್ (SCLC) ಅನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಫೋಟೊಲ್ಯುಮಿನೆಸೆನ್ಸ್ (PL) ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯ ಕೊಳೆಯುವಿಕೆಯ ಸಮಯ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಫೋಟೊಲ್ಯುಮಿನೆಸೆನ್ಸ್ (TRPL) ಅನ್ನು FLS 1000 ಫೋಟೊಲ್ಯುಮಿನೆಸೆನ್ಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. PL ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಹೋರಿಬಾ ಲ್ಯಾಬ್‌ರಾಮ್ ರಾಮನ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ HR ಎವಲ್ಯೂಷನ್ ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. ಥರ್ಮೋ-ಫಿಶರ್ ನಿಕೋಲೆಟ್ NXR 9650 ಸಿಸ್ಟಮ್ ಬಳಸಿ ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (FTIR) ಅನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು.
ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, α-ಹಂತದಿಂದ δ-ಹಂತಕ್ಕೆ ಹಂತ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ನಾವು SSW ಮಾರ್ಗ ಮಾದರಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ. SSW ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಚಲನೆಯನ್ನು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಮೃದು ಮೋಡ್ (ಎರಡನೇ ಉತ್ಪನ್ನ) ದಿಕ್ಕಿನಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯ ವಿವರವಾದ ಮತ್ತು ವಸ್ತುನಿಷ್ಠ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ಮಾರ್ಗ ಮಾದರಿಯನ್ನು 72-ಪರಮಾಣು ಸೂಪರ್‌ಸೆಲ್‌ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 100 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಆರಂಭಿಕ/ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿ (IS/FS) ಜೋಡಿಗಳನ್ನು DFT ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. IS/FS ಜೋಡಿಯಾಗಿ ಡೇಟಾ ಸೆಟ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಆರಂಭಿಕ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ರಚನೆಯನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಪತ್ರವ್ಯವಹಾರದೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ನಂತರ ವೇರಿಯಬಲ್ ಯೂನಿಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ದ್ವಿಮುಖ ಚಲನೆಯನ್ನು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸ್ಥಿತಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಸರಾಗವಾಗಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. (VK-DESV). ಪರಿವರ್ತನಾ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹುಡುಕಿದ ನಂತರ, ಕಡಿಮೆ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ಅಡೆತಡೆಗಳನ್ನು ಶ್ರೇಣೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು.
ಎಲ್ಲಾ DFT ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು VASP (ಆವೃತ್ತಿ 5.3.5) ಬಳಸಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು, ಅಲ್ಲಿ C, N, H, Pb ಮತ್ತು I ಪರಮಾಣುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಅಯಾನ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಯೋಜಿತ ವರ್ಧಿತ ತರಂಗ (PAW) ಯೋಜನೆಯಿಂದ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿನಿಮಯ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಪೆರ್ಡ್ಯೂ-ಬರ್ಕ್-ಎರ್ನ್‌ಜೆರ್‌ಹಾಫ್ ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರೈಸೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಿಸಿದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅಂದಾಜಿನಿಂದ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ಲೇನ್ ತರಂಗಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಮಿತಿಯನ್ನು 400 eV ಗೆ ಹೊಂದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮಾಂಕ್‌ಹೋರ್ಸ್ಟ್-ಪ್ಯಾಕ್ k-ಪಾಯಿಂಟ್ ಗ್ರಿಡ್ (2 × 2 × 1) ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ರಚನೆಗಳಿಗೆ, ಗರಿಷ್ಠ ಒತ್ತಡದ ಅಂಶವು 0.1 GPa ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಬಲದ ಅಂಶವು 0.02 eV/Å ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವವರೆಗೆ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ, FAPbI3 ನ ಮೇಲ್ಮೈ 4 ಪದರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಕೆಳಗಿನ ಪದರವು FAPbI3 ನ ದೇಹವನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವ ಸ್ಥಿರ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೇಲಿನ ಮೂರು ಪದರಗಳು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಬಹುದು. PbC2O4 ಪದರವು 1 ML ದಪ್ಪವಾಗಿದ್ದು, FAPbI3 ನ I-ಟರ್ಮಿನಲ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ Pb 1 I ಮತ್ತು 4 O ಗೆ ಬಂಧಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಅಧ್ಯಯನ ವಿನ್ಯಾಸದ ಕುರಿತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಹಿತಿಗಾಗಿ, ಈ ಲೇಖನಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪೋರ್ಟ್‌ಫೋಲಿಯೋ ವರದಿ ಸಾರಾಂಶವನ್ನು ನೋಡಿ.
ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಅಥವಾ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದ ಎಲ್ಲಾ ಡೇಟಾವನ್ನು ಪ್ರಕಟಿತ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ಹಾಗೆಯೇ ಪೋಷಕ ಮಾಹಿತಿ ಮತ್ತು ಕಚ್ಚಾ ದತ್ತಾಂಶ ಫೈಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಲಾದ ಕಚ್ಚಾ ದತ್ತಾಂಶವು https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440 ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ. ಈ ಲೇಖನಕ್ಕೆ ಮೂಲ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಗ್ರೀನ್, ಎಂ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಸೌರ ಕೋಶ ದಕ್ಷತೆ ಕೋಷ್ಟಕಗಳು (57 ನೇ ಆವೃತ್ತಿ). ಕಾರ್ಯಕ್ರಮ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್. ಸಂಪನ್ಮೂಲ. ಅನ್ವಯಿಕೆ. 29, 3–15 (2021).
ಪಾರ್ಕರ್ ಜೆ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ಆಲ್ಕೈಲ್ ಅಮೋನಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಪದರಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು. ನೇಚರ್ 616, 724–730 (2023).
ಝಾವೋ ವೈ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ (PbI2)2RbCl ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ವಿಜ್ಞಾನ 377, 531–534 (2022).
ಟ್ಯಾನ್, ಕೆ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಡೈಮಿಥೈಲಾಕ್ರಿಡಿನೈಲ್ ಡೋಪಂಟ್ ಬಳಸಿ ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು. ನೇಚರ್, 620, 545–551 (2023).
ಹಾನ್, ಕೆ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಸೀಸದ ಅಯೋಡೈಡ್ (FAPbI3): ರಚನಾತ್ಮಕ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಒಳನೋಟಗಳು. ಕ್ರಿಯಾವಿಶೇಷಣ. ಮ್ಯಾಟ್. 28, 2253–2258 (2016).
ಮ್ಯಾಸ್ಸಿ, ಎಸ್. ಮತ್ತು ಇತರರು. FAPbI3 ಮತ್ತು CsPbI3 ನಲ್ಲಿ ಕಪ್ಪು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಹಂತದ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ. AKS ಎನರ್ಜಿ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್. 5, 1974–1985 (2020).
ನೀವು, ಜೆಜೆ, ಮತ್ತು ಇತರರು. ಸುಧಾರಿತ ವಾಹಕ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಮೂಲಕ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು. ನೇಚರ್ 590, 587–593 (2021).
ಸಲಿಬಾ ಎಂ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ರುಬಿಡಿಯಮ್ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ವಿಜ್ಞಾನ 354, 206–209 (2016).
ಸಲಿಬಾ ಎಂ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಟ್ರಿಪಲ್-ಕ್ಯಾಷನ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೀಸಿಯಮ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು: ಸುಧಾರಿತ ಸ್ಥಿರತೆ, ಪುನರುತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ. ಶಕ್ತಿ ಪರಿಸರ. ವಿಜ್ಞಾನ. 9, 1989–1997 (2016).
Cui X. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ FAPbI3 ಹಂತದ ಸ್ಥಿರೀಕರಣದಲ್ಲಿನ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
ಡೆಲಗೆಟ್ಟಾ ಎಸ್. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಮಿಶ್ರ ಹಾಲೈಡ್ ಸಾವಯವ-ಅಜೈವಿಕ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ಗಳ ತರ್ಕಬದ್ಧ ಫೋಟೋಪ್ರೇರಿತ ಹಂತದ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ. ನ್ಯಾಟ್. ಸಂವಹನ. 8, 200 (2017).
ಸ್ಲಾಟ್‌ಕ್ಯಾವೇಜ್, ಡಿಜೆ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಹಾಲೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಅಬ್ಸಾರ್ಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು-ಪ್ರೇರಿತ ಹಂತದ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ. ಎಕೆಎಸ್ ಎನರ್ಜಿ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್. 1, 1199–1205 (2016).
ಚೆನ್, ಎಲ್. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಲೀಡ್ ಟ್ರಯೋಡೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಆಂತರಿಕ ಹಂತದ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್. ಅಂಜಿವಾ. ರಾಸಾಯನಿಕ. ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯತೆ. ಸಂ. 61. e202212700 (2022).
ಡುಯಿನ್‌ಸ್ಟಿ, ಇಎ ಇತ್ಯಾದಿ. ಮೀಥೈಲೆನೆಡಿಯಮೋನಿಯಂನ ವಿಭಜನೆ ಮತ್ತು ಸೀಸದ ಟ್ರೈಯೋಡೈಡ್ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್‌ನ ಹಂತ ಸ್ಥಿರೀಕರಣದಲ್ಲಿ ಅದರ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ. ಜೆ. ಕೆಮ್. ಬಿಚ್. 18, 10275–10284 (2023).
ಲು, HZ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಕಪ್ಪು ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ FAPbI3. ವಿಜ್ಞಾನ 370, 74 (2020).
ಡೊಹೆರ್ಟಿ, ಟಿಎಎಸ್ ಇತ್ಯಾದಿ. ಸ್ಥಿರವಾದ ಓರೆಯಾದ ಅಷ್ಟಮುಖಿ ಹಾಲೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ಗಳು ಸೀಮಿತ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಹಂತಗಳ ಸ್ಥಳೀಯ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ. ವಿಜ್ಞಾನ 374, 1598–1605 (2021).
ಹೋ, ಕೆ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ತೇವಾಂಶ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಭಾವದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಫಾರ್ಮಾಮಿಡಿನ್ ಧಾನ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ಸೀಸಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಸೀಸದ ಅಯೋಡೈಡ್ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್‌ಗಳ ರೂಪಾಂತರ ಮತ್ತು ಅವನತಿಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು. AKS ಎನರ್ಜಿ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್. 6, 934–940 (2021).
ಝೆಂಗ್ ಜೆ. ಮತ್ತು ಇತರರು. α-FAPbI3 ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಸೂಡೊಹಲೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ. ನೇಚರ್ 592, 381–385 (2021).