Regulierung des Perowskit-Kristallisationsprozesses und seines Mechanismus basierend auf grünem Antisolvens-Engineering

LIU Zhijun ,  

YANG Ping ,  

KANG Tianli ,  

LIU Fengxia ,  

XU Xiaofei ,  

LI Zhiyi ,  

WEI Wei ,  

摘要

Ethylacetat (Ethyl acetate, EA) wird häufig als grünes Antisolvens zur Herstellung von Perowskit-Filmen verwendet, aber die hohe Polarität führt zu einer zu schnellen Extraktionsrate, wodurch der Nukleations- und Kristallisationsprozess schwer kontrollierbar ist. In dieser Arbeit wird durch Zugabe von n-Hexan (n-hexane, Hex) zu EA die Antisolvens-Extraktionsrate geregelt, wodurch die Übersättigung der Lösung kontrolliert wird, um ein dynamisches Gleichgewicht zwischen der Nukleation und dem Kristallwachstum zu erreichen; gleichzeitig wurde mit der Software Materials Studio eine Molekulardynamik-Simulation des Lösungsmittel-Antisolvens-Systems durchgeführt und deren Wechselwirkungsenergie quantitativ berechnet. Experimente zeigen, dass Perowskit-Filme, die mit einem Misch-Antisolvens mit 60% N-Hex (Molenanteil von Hex im Antisolvens 60%) hergestellt wurden, eine durchschnittliche Korngröße von 249 nm aufweisen, was im Vergleich zu Filmen aus reinem EA und reinem Hex eine Steigerung um 17 % bzw. 71 % darstellt; die Trägerlebensdauer beträgt 225 ns, was eine Steigerung um 27 % bzw. 45 % im Vergleich zu Filmen aus reinem EA und Hex bedeutet; gleichzeitig weist der Film eine bevorzugte (110)-Kristallebene auf. Die Molekulardynamik-Berechnung in diesem Experiment zeigt, dass bei einer Wechselwirkungsenergie von Lösungsmittel und Antisolvens von 1385 kJ/mol der beste Perowskit-Film erzielt wird.

关键词

Perowskit; grün; Antisolvens-Engineering; Molekulardynamik

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