Towards High Throughput Texturing of Polymer Foils for Enhanced Light Trapping in Flexible Perovskite Solar Cells using Roll‐to‐roll Hot Embossing

A path to further increase the power conversion efficiency of perovskite solar cells is maximizing sunlight absorption by using patterned substrates with enhanced light trapping capabilities. However, to be competitive with traditional solar cells, especially in niche markets, low cost texturing methods need to be developed. In this work, we present as a proof‐of‐concept a roll‐to‐roll hot embossing method to pattern flexible PET foils. The cylindrical mold for the embossing process was structured with periodic grooves by picosecond Direct Laser Interference Patterning (DLIP). The optical characterization of the textured PET shows a tenfold increase in the haze factor (diffuse to global transmittance ratio) compared to flat PET due to the high intensity diffracted beams. Flexible triple cation perovskite cells deposited onto these patterned substrates show on average an 8 % (relative) higher efficiency than similar devices deposited on a reference flat PET substrate. This enhancement can be attributed to the increase in the light trapping provided by the textured substrate. Finally, a cost analysis model shows that the additional cost of integrating the proposed hot embossing step into a perovskite solar module manufacturing facility would represent less than 0.35 % of the initial fabrication cost.Fil: Soldera, Marcos Maximiliano. Technische Universität Dresden; Alemania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Wang, Qiong. Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie; AlemaniaFil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Lang, Valentin. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Abate, Antonio. Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie; AlemaniaFil: Lasagni, Andrés Fabián. Technische Universität Dresden; Alemania. Fraunhofer Institute For Material And Beam Technology; Alemani

Tuning morphological features of lead iodide by low pressure vapor phase deposition

Lead iodide (PbI2) is a semiconductor with extensive use as an active layer for X-ray detectors and as a precursor for perovskite solar cells. Here we present a low vacuum method to obtain very uniform PbI2 films with full substrate coverage. This method consists in the sublimation of PbI2 inside a hot zone and its transport by an Ar flow to a substrate held at a controlled temperature. Using scanning electron microscopy combined with focused ion beam and X-ray diffraction we studied the morphology and crystallographic structure of the PbI2 films with different deposition parameters: substrate and source evaporation temperature, deposition time and substrate material. At high substrate temperature (80 °C) and low evaporation temperature (310 °C) onto a glass sample, we obtained dense and smooth PbI2 films showing hexagonal crystals, or platelets, stacked parallel to the substrate. The choice of the substrate material has a significant impact on the film morphology yielding porous-like structures with voids within the films for some substrates. A bandgap Eg = 2.42 eV and Urbach energy EU = 34.7 meV were obtained by absorbance measurements, which are comparable to films evaporated in high vacuum. Photoluminescence studies showed a dependence of the emission energies on the crystal orientation of the platelets which grow differently depending on the deposition conditions. The results show the ability of the low pressure vapor phase deposition technique to obtain good film properties, suitable for sensors and optoelectronic devices.Fil: Koffman Frischknecht, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Soldera, Marcos Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Troviano, Mauricio Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Carlos, Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Pérez, María Dolores. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Taretto, Kurt Rodolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentin

Martensitic transformation in free-standing Cu-Al-Ni thin films with micrometric grain size

The martensitic transformation of polycrystalline thin films based on shape memory alloys is usually affected by the average grain size and by the thickness. We have carried out a study of the temperature driven martensitic transformation in micrometric grain size Cu-Al-Ni films with 18R structure. Thin films with a thickness of 6 μm were grown by sputtering on highly oriented pyrolytic graphite HOPG (0001) substrate at 873 K. After that, the samples were peeled-off from the substrate and annealed at 1123 K for 30 min. The observed microstructure shows an average grain size of 3.7 (± 0.2) μm. The martensitic start temperature (M s) for different films ranges from 170 K to 370 K due to small changes in the chemical concentration. The influence of surface oxides and changes in the atomic order produced by post-quench aging treatments is analyzed. The results show that while surface passivation has a weak influence, changes in the atomic order increase M s without impacting significantly on the hysteresis. Comparison with previous results of nanometric and micrometric grain size samples reveals that the barriers for the transformation are mainly given by plastic deformation at grain boundaries.Fil: Morán, Mauricio Javier. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Condo, Adriana Maria. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Bengió, Silvina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Sirena, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Thickness dependence of the martensitic transformation in textured Cu-Al-Ni thin films grown by sputtering on Si (001)

We study the thickness influence on the martensitic transformation in Cu-Al-Ni thin films grown by sputtering on Si (001). Thin films with thicknesses between 0.1 μm and 2.25 mm were grown at 563 K. The analysis of the microstructure reveals a columnar growth with preferred orientation Cu-Al-Ni L21 (001)[100]//Si (001)[100]. The martensitic transformation is strongly suppressed for films thinner than 1.3mm, which can be related with an interfacial layer imposing restitutive forces. This is evidenced in the extended transformation / retransformation ranges and in the absence of hysteresis for 0.15 μm thick films.Fil: Moran, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Condo, Adriana Maria. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Sirena, Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentin

Single crystalline β phase Cu-Zn nanowires: synthesis and martensitic transformation

Here, we report the synthesis of single crystalline β phase Cu-Zn nanowires (diameter around 150 nm and typical length up to 10 μm) by combining electrodeposition and annealing. The obtained nanowires present temperature driven martensitic transformation similar to that found in bulk samples from B2 to 9R structure. A weak influence of the dimensionality on the martensitic transformation is observed in these nanowires. The possibility to obtain bundles of single crystalline nanowires with tunable martensitic transformation temperature and hysteresis similar to that found in bulk, seems to be a fundamental approach to the development of smart nanosystems based on shape memory alloys.Fil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Condo, Adriana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Lovey, Francisco Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentin

Reactivity at the Ln2NiO4+δ/electrolyte interface (Ln = La, Nd) studied by Electrochemical Impedance Spectroscopy and Transmission Electron Microscopy

Chemical reactivity between Ln2NiO4+δ (Ln: La, Nd) electrodes and Y0.08Zr0.92O1.96 (YSZ) and Ce0.9Gd0.1O1.95 (CGO) electrolytes was analyzed by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and Focused Ion Beam-Transmission Electron Microscopy (FIB-TEM) techniques. Ln 2NiO4+δ electrodes were deposited onto CGO and YSZ electrolytes by aerography and treated at 900 °C during 1 h in order to promote electrode adhesion. EIS spectra were collected between 500 and 800 °C in dry air. The Polarization Resistances (PR) values for La 2NiO4/CGO/La2NiO4 cell are higher than those of La2NiO4/YSZ/La2NiO4. The PR for both cells and its evolution in time suggest that chemical reactivity is developed at 900 °C during the adhesion treatment and at T higher than 650 °C during the EIS measurements. The PR for Nd2NiO 4/CGO/Nd2NiO4 and Nd2NiO 4/YSZ/Nd2NiO4 are much lower than those of La2NiO4/CGO/La2NiO4 and La 2NiO4/YSZ/La2NiO4 cells. These values and the slight increase of PR with time for Nd2NiO4 (NNO) electrodes indicate that the strength of chemical reactivity is much lower than that of La2NiO4 (LNO). TEM results confirmed that reactivity between CGO and LNO is much higher than that of YSZ and LNO and also confirm that the strength of reactivity is appreciably lower for NNO as electrode material.Fil: Montenegro Hernandez, Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Soldati, Analía Leticia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Schreiber, Anja. No especifíca;Fil: Soldera, Flavio Andres. Universitat Saarland; AlemaniaFil: Caneiro, Alberto. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin