В данной работе представлены результаты исследований металлоорганических монохлорзамещённых 
перовскитов до и после переосаждения на стеклянную подложку. Перекристаллизация с использованием 
жидкофазного прекурсора приводит к трансформациям оптических свойств, которые выражаются в изменении 
показателей поглощения и пропускания света после повторного добавления раствора, а также в морфологической 
структуре плёнок

Будник, В. С.

Electronic Library Pavel Sukhoi State Technical University of Gomel (GSTU)

 ВЛИЯНИЕ ПЕРЕОСАЖДЕНИЯ ИЗ ЖИДКОФАЗНОГО ПРЕКУРСОРА НА МОРФОЛОГИЮ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИХ ПЕРОВСКИТОВ Научный руководитель  يلملعف ارش املتأثري الرتسيب من مادة أولية يف الطور السائل عىل مورفولوجيا وخصائص برصية  للبريوفساكيتات العضوية املعدنيةАннотация: В данной работе представлены результаты исследований металлоорганических монохлорзамещённых перовскитов до и после переосаждения на стеклянную подложку. Перекристаллизация с использованием жидкофазного прекурсора приводит к трансформациям оптических свойств, которые выражаются в изменении показателей поглощения и пропускания света после повторного добавления раствора, а также в морфологической структуре плёнок. Ключевые слова: переосаждение, светопоглощение, перовскитные плёнки, светопропускание, кристаллизация. Будник Валерия Сергеевна Инж.-химик лаборатории «Интегрированные микро- и наносистемы» БГУИР Тучковский Александр Константинович Ст. науч. сотр. лаб. «Интегрированные микро- и наносистемы» БГУИР  فاليريا سيرجيفنا بودنيك"األنظمة  معملفي  ةكيميائي ةمهندسجامعة الدقيقة والنانوية المتكاملة" بيالروسيا الحكومية لالتصاالت  والمعلوماتية دددتت  نعادددهسك ئمددد  تماددده   دددله   نتاكدددس   بددد  ااسددد    الخالصةة    تقدددهذ  دددرق  نتائدددر ستدددلبي ها كدددلت  نمساتدكدددالستلت  نعكدددتمهنر مدددلنابتا  نام دداسرو ت نتددك سددتذ  نتامسددا  س ددل دددك  جلجسددرت تددإهت   ددله   نتمبددتا ملكددتأه ذ عددله  وتنسددر دددك  نحددتا  نكددلب   ندد  ت ددت ت دددك  نأ ددلب  ن  نتغسا ت دك عإشا ت   عت ل ت  ستقل  نبدتء ماه  إلدلدر  نعتااا  نبع بت و تارنك دك  نمسسر  نشابسر نألدالذت   له   نتاكس و  عت ل  ندتءو ودالذ  نمساتدكالستو سفلرسر  ندتءو  نتمبتات الكلمات المفتاحي   كونستانتينوفيتش توتشكوفسكيألكسندر أ.   "األنظمة الدقيقة والنانوية  باحث في معملجامعة بيالروسيا الحكومية لالتصاالت المتكاملة"  والمعلوماتية  II Международный молодёжный научно-культурный форум/ II International Youth Scientific-Cultural Forum/ والثقايف الدويل الثاين للشباباملنتدى العلمي     Введение المقدمة  Внимание учёных уже давно привлечено к разработке эффективных средств преобразования солнечной энергии в электроэнергию. Повышенный интерес к фотоэлектрическому методу обусловлен реальной возможностью создания относительно стабильных, недорогих и простых в изготовлении солнечных элементов с относительно высоким коэффициентом преобразования энергии. По этим причинам в фотовольтаике востребованы гибридные металлорганические перовскитные элементы [1]. مل طقددددل ملةفإدددد ل  لدددد   لقددددز الددددء ملذ فددددطو لةدددد  طوددددسا ل ف ددددل ح دددد    دددد فس   ددددط   طذطلددددل لو  فدددد لطقددددددل ل.سإط  ددددددلل  ز مد وفددددددطل ملفوءمفددددددز إطل سفقددددددل ملة.س  دددددد   ل فس دددددد   لدددددد  م لةط  ددددددل مل ق ق ددددددل   ةددددددطو مسفددددددط  فإدددددد ل لإددددددوقسا  إددددددذ تط  ا ددددددس لة ةددددددل   دددددد. ل ملو ددددددة    م  لةددددددطوا    فدددددد  لطقددددددل  دددددل ملذ ددددد فل حطل دددددل  إدددددذ تطل  ل.ددددد ط م  دددددذط خ  ةدددددطو ل دددددل لذ دددددس ح ددددد  مسفدددددط ملذ س طإدددددةطف  ملفذز  [ل1مل.ج ةل طي لجطل مل طقل ملة.س     ل ]Результаты и обсуждение النتائج والمناقشة В данной работе изучалось воздействие переосаждения металлорганического перовскита при помощи исходного раствора на морфологию и оптические характеристики перовскитов. Плёнки толщиной 0,5–0,8 мкм получены центрифугированием с последующим отжигом (T=100 °C, 5 мин). Прекурсор перовскита был получен смешиванием CH3NH3Cl с PbI2 (1:1) в диметилформамиде (ДМФА) с концентрацией 120 г/л, этилендиаммония дииодид (10,0 г/л) добавляли в готовый раствор. Переосаждение осуществлялось путём введения 0,05 мл раствора в образец с последующим испарением растворителя и повторным отжигом при неизменных условиях. Структуру полученных покрытий исследовали на оптическом микроскопе МКИ-2М при увеличении х500. Изображения образцов сохранялись на компьютер при помощи цифровой камеры DCM-310. Оптические параметры (светопропускание и поглощение) исследовали при помощи спектрофотометра МС-122 в области длин волн 380–1000 нм (видимая и инфракрасная части спектра электромагнитного излучения). В исходном перовските плёнка приобретает зернистую структуру с размером частиц 1,16–1,75 мкм. Данное покрытие содержит крайне немногочисленные округлые пустоты диаметром около 3,0 мкм (рис. 1, а). После повторной кристаллизации в плёнке исчезают пустоты, образуются объёмные кристаллиты в форме пирамиды размерами 14,50–29,65 мкм (рис. 1, б). В обоих случаях цвет плёнок остаётся чёрным. طي   م ملذف   ف  دام ل  أث س  حطدا  س  ل ملذ س طإةطف  ملذ  ي ملفذز ي إط وخزمل ل   ل ملذزو ح   ل ةس لوس حن لسفق  8ل0-5ل0ل اط ل   ط  م ط ص ملذ س طإةطف  ملذ سفلل  م مل   ل ح   أاة ل إإفك دقط ق(ل  م مل   ل ح   لسلل ملذ س طإةطف  حن  5دا ل لئ فلخ  T = 100مل سد ملفسلءي لوذ حتط إطلو زفن ) م/لوسخ   ف   120( إوسل ء DMF( طي ثةط ي ل ث   ط الطل ز )PbI2 (1:1ل   Cl3NH3CHلسفق م ط  م/لوس(  ل  ملف   ل ملة.ط يل  م   سمو  حطدا ملوس  ل حن لسفق  0ل10  ططل ثةط ي ف دفز  فث   ن دي أل    ل )ل  لن ملف   ل طي ملذ ةلخ ف  ه  ذخس ملف فل  ملوإخ ن ملفوةسا طي ظ  ظس ف ا س لوغ سال  م  05ل0 دمطل ل  م حةظ ص ا ملذ ةط  ح   x500إوةذ س  MKI-2Mط ص إة ل مل سوم  ملةط جل إط وخزمل ملفج.س مل   ي ل ) ةط فل مل  و ل  ف  دام ل ملفذ فط  ملذ سفDCM-310 .طز ملةفذ   س إط وخزمل ملةطل سم ملسقف ل  ط  لوس )م  ءمو ملفس  ل  1000-380طي   طق مل  ل ملف  ي  MS-122 ملو طصه( إط وخزمل ل  طف  م  ذل     مل فسمو لن ل ف م  ذطع ملة.س لغةطل إي(ل طي ملذ س طإةطف  م ص يخ فةوإل ملة  م إة ل  م مل سو ح   حزد ق    ل غطفل لن ل ةس لوسل ف و ي   75ل1 ل   16ل1حذ ذ ل إ جم  إ م فوسم ح إ ن خ أ(ل إذز ملوذ  ا ملفوةساخ  خوةي ملةسماط  1ل ةس لوس )ملةة   0ل3ملةسماط  ملفإوزفسا ملوي فذ غ ق س ط ح ملي خ  (ل طي ل وط 1ل ةس لوس )ملةة   65ل29-50ل14طي ملة  مخ   وةة  إ  ام  حجف ل ح    ة   سل إأإذطد  أ  دتمل مل طلو نخ فذق  ل ز م طسل    а б   Рис. 1. Морфологическая структура монохлорзамещённых перовскитов до (а) и после (б) перекристаллизации из жидкофазного прекурсора Рис. 2. Спектры поглощения хлорсодержащих перовскитов до (1) и после (2) перекристаллизации из жидкофазного прекурсора Рис. 3. Спектры пропускания хлорсодержащих перовскитов до (1) и после (2) перекристаллизации из жидкофазного прекурсора  أولية يف الطور السائل. البنية املورفولوجية للبريوفساكيتات املستبدةل أحادية اللكور قبل )أ( وبعد )ب( إعادة التبلور من مادة 1الشلك. ( وبعد 1. أطياف الامتصاص للبريوفساكيتات احملتوية عىل اللكور قبل )2. الشلك ( إعادة التبلور من مادة أولية يف الطور السائل2)( 1. أطياف انتقال البريوفساكيتات احملتوية عىل اللكور قبل )3. الشلك لسائل( إعادة التبلور من مادة أولية يف الطور ا2وبعد )Светопоглощение исходной плёнки незначительно понижается с сохранением специфики изменения в области видимого спектра, на что влияет равномерная зернистость и отсутствие промежутков (рис. 2, 1). Во всей области видимого спектра наблюдается понижение с двумя перегибами при длинах волн 730 и 790 нм, что соответствует красной области спектра. Максимальное поглощение обнаружено в фиолетовой и синей областях спектра (380–470 нм). Высокая степень уменьшения плотности кристаллической решётки в этом случае достигается за счёт внедрения этилендиаммониевого катиона вместо метиламмониевого вместе с углеродным скелетом и обеими протонированными аминогруппами. Для переосаждённого образца наблюдаются необычайно высокие показатели поглощения (до 8,0 a.u.) в диапазоне 380–602 нм (от фиолетового до оранжевого спектров), после которого поглощение падает до 1,9898 a.u. (рис. 2, 2). В первоначальном образце коэффициент светопропускания во всём исследуемом диапазоне длин волн немонотонно повышается от 0,13 % до 2,95 %, сопровождаясь двумя перегибами при 740 и 800 нм (рис. 3, 1). Крайне медленное увеличение показателя до 0,27 % обнаружено в промежутке λ от 380 до 740 нм, где захватывается почти весь видимый спектр. В плёнке после перекристаллизации процент пропускания не превышает значения 0,04 до λ=750 нм (рис. 3, 2).  Резкий рост показателя до 0,96 % при 1000 нм, содержащий два перегиба при 750 и 800 нм, обнаружен в последующей части исследуемого спектрального диапазона. На промежутке между перегибами при увеличении длины волны на 50 нм показатель светопропускания возрастает на 0,65 %. Особенности изменения светопропускания до и после переосаждения практически идентичны. فوم  ق    ملو طص مل  و ل ة  م م ص ي إةة  لة ف ل  مل ةطظ ح   م  ص ل ملوغ  س طي مل  ف (ل  طي لطل  لة قل مل  ف ملفس يخ 1خ 2ملفس يخ  مل ي فوأثس إطل ذ ذط  ملفةوظفل  ا ط  ملةج م  )ملةة    ملفة قل مل فسمو لن  ط  لوسخ     لط فو مطق ل 790  730فُسحظ م خةطض ل  م  سمط ن حةز أل مل ل   ل  470-380مل  فل  م ملذث ا ح   أق   قزا لن مدلو طص طي ملفةطلق ملذةةإج ل  ملءاقطو لن مل  ف ) ط  لوس(ل فوم   ق ق دا ل حطل ل لن مد خةطض طي لثططل ملةذةل ملذ  افل طي   ط مل طلل حن لسفق  دمطل لط   ز ل    ل ل  مل. ة  ملةسإ  ي  لجف حوي م ل ن ملذس     و نل إطلةإذل  فث   ن دي أل    ل إزدت لن لط   ز ل ث   أ حزا ق طس ملفإططط ( طي  0ل8ل ذ ةل ملفذطد  س  ذ.طخ ل حظ  ق م ملو طص حطل ل إةة  ا س حطدي )     ل   9898ل1مدلو طص  ل   ط  لوس )لن مل  ف ملذةةإجي  ل  ملذس قطلي(خ  إذز  لك فةخةض  602-380  طق (ل طي ملذ ةل م  ل لخ فءدمد لذطل   ةط فل مل  و طي لطل  ملة طق ملفزا س 2خ 2ا ق طس ملفإططط ل )ملةة   حز ط  لوس  800  740%خ ل   إتط إط  سمط ن حةز 95ل2%  ل  13ل0 ل مل ملف  ل إةة  ا س ا  ل لن  740 ل   380لن  λ طق % طي  27ل0(ل  م ملذث ا ح   زفطدا إ  ئل ل غطفل طي ملفؤ س  ل  1خ 3)ملةة   ط  لوسخ ح ث فوم ملوقطل مل  ف ملفس ي إطلةطل   قسفذتطل  طي ملة  م إذز  حطدا ملوذ  اخ د  وجط ز  إذل ملةةط فل  1000٪ حةز 96ل0(ل  م ملةةف حن زفطدا حطدا طي ملفؤ س  ل  2خ 3 ط  لوس )ملةة   λ=750حو   04ل0 ط  لوسخ طي ملجءو ملسحق لن ملة طق مل  ةي ملفزا سل طي  800   750 ط  لوسخ   و ي ح   م  سمط ن حةز %ل 65ل0 ط  لوسخ فءدمد لؤ س  ةط فل مل  و إةإذل  50ملةوسا إ ن ملفة ة ط خ ل  زفطدا مل  ل ملف  ي إفقزما   ز م ط ص ملوغ س طي  ةط فل مل  و قذ   إذز  حطدا ملوس  ل لو طإقل  قسفذتطلЗаключение  الخاتمة Таким образом, особенности морфологии и оптических свойств металлорганических перовскитов после переосаждения из исходного раствора заключаются в уменьшении числа и размеров промежутков между зернистых структур, а также увеличении светопоглощения и уменьшении светопропускания. Это свидетельствует о повышении качества покрытий, что позволяет в дальнейшем использовать их для перовскитных солнечных панелей.  إطلوطليخ طإز ل ءم  ل اط ل   ط  م ط ص إ سفل ل ذ س طإةطفوط  ملذ  فل ملفذز  ل إذز  حطدا ملوس  ل م  لي  وة ز لن م خةطض طي حزد  حجم ملةج م  إ ن مل. طل  مل ذ ذ لخ ط ست حن زفطدا ملو طص  لن ملف   لمل  و  م خةطض طي  ةط فل مل  ول  فة س   م  ل    إن طي   دا مل سوم خ لفط فإفح إط وخزمل.ط طي  ملفإوقذ  طي م ل مح ملةفإ ل ملذ س طإةطفو لل  Литература     المراجع والمصادر 1. McNelis B. The Photovoltaic Business: Manufactures and Markets // Series on Photoconversion of Solar Energy. – 2001. – №1. – P. 713.      

Влияние переосаждения из жидкофазного прекурсора  на морфологию и оптические свойства  металлорганических перовскитов

https://elib.gstu.by/bitstream/220612/41788/1/147.pdf

Влияние переосаждения из жидкофазного прекурсора на морфологию и оптические свойства металлорганических перовскитов

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic Library Pavel Sukhoi State Technical University of Gomel (GSTU)