không dùng lớp truyền lỗ trống (HTM-free PSCs)
4.4.1. Hình thái học pin mặt trời Perovskite cấu trúc thuận dạng xốp khôngdùng lớp truyền lỗ trống dùng lớp truyền lỗ trống
Nhằm tăng độ bền và giảm chi phí chế tạo linh kiện, luận án phát triển cấu hình linh kiện pin mặt trời perovskite không dùng lớp vật liệu truyền lỗ trống (HTM-free PSCs). Trong cấu hình này lớp điện cực carbon được sử dụng để thay thế lớp dẫn lỗ trỗng thường sử dụng các polymer dẫn điện như P3HT hoặc Spiro- OMeTAD có giá thành rất cao.
Hình 4.11. Ảnh FE-SEM mặt cắt ở các độ phóng đại khác nhau tương ứng 2000
lần (a) và 30.000 lần (b) của linh kiện pin mặt trời perovskite cấu trúc thuận dạng xốp không dùng vật liệu truyền lỗ trống HTM trước khi phủ perovskite bao
gồm: thủy tinh/FTO/bl-TiO2/mp-TiO2/mp-ZrO2/mp-carbon.
Hình 4.11 trình bày ảnh FE-SEM mặt cắt của linh kiện pin mặt trời perovskite không dùng lớp vật liệu truyền lỗ trống trước khi phủ vật liệu perovskite lên trên. Từ ảnh FE-SEM ta quan sát thấy rất rõ các lớp vật liệu bao gồm: thủy tinh/FTO/bl-TiO2/mp-TiO2/mp-ZrO2/mp-carbon. Độ dày của các lớp màng mỏng tương ứng là bl-TiO2 khoảng 50 nm, mp-TiO2 khoảng 600 nm, mp- ZrO2 khoảng 750 nm và mp-carbon khoảng 18 µm.
dùng lớp HTM sử dụng phương pháp ủ nhiệt thông thường TA (phía trên bên trái) và ủ nhiệt trong hơi dung môi isopropanol SA (phía dưới bên trái). Phổ hấp thụ quang (phía trên bên phải) và đường đặc trưng J-V của các linh kiện pin mặt
trời (phía dưới bên phải) khi sử dụng phương pháp ủ nhiệt khác nhau.
Để tăng cường sự thẩm thấu vật liệu perovskite vào lớp TiO2 xốp và điều khiển kích thước của tinh thể perovskite (5-AVA)x(MA)1-xPbI3 trong lớp tích cực, luận án đã sử dụng phương pháp ủ nhiệt trong hơi dung môi isopropanol để điều khiển quá trình kết tinh của vật liệu perovskite. Hình 4.12 thể hiện ảnh FE-SEM mặt cắt của các linh kiện pin mặt trời sau khi phủ vật liệu perovskite (5- AVA)x(MA)1-xPbI3 và xử lý bằng phương pháp ủ nhiệt thông thường TA (hình 4.12 phía trên bên trái) hoặc ủ nhiệt trong hơi dung môi isopropanol SA (hình 4.12 phía dưới bên trái). Kết quả đo FE-SEM cho thấy việc sử dụng kỹ thuật ủ nhiệt trong hơi dung môi isopropanol (IPA solvent annealing) đã hỗ trợ quá trình kết tinh vật liệu perovskite (5-AVA)x(MA)1-xPbI3 trên các cấu trúc xốp được tốt hơn dẫn đến hiệu suất linh kiện được cải thiện. Độ hấp thụ quang của các linh kiện pin mặt trời xử lý bằng hai phương pháp khác nhau hầu như không thay dổi (xem hình 4.12 phía trên bên phải), tuy nhiên đặc trưng J-V của linh kiện pin mặt trời xử lý bằng phương pháp ủ nhiệt trong hơi dung môi isopropanol SA được cải thiện rất rõ rệt (xem hình 4.12 phía dưới bên phải).