太阳能电池绘制铯基无机卤化物钙钛矿的景观图
HZB的科学家已经印制并探索了铯基卤化物钙钛矿(CsPb(Br x I 1-x)3(0≤x≤1))的不同组成。在室温至300摄氏度之间的温度范围内，他们观察到影响电子性能的结构相变。这项研究提供了一种快速简便的方法来评估钙钛矿材料的新组成，从而确定可用于薄膜太阳能电池和光电器件的候选材料。
混合卤化物钙钛矿(ABX3)作为薄膜太阳能电池的高效新材料仅在短短几年内就出现了。A代表阳离子，或者是有机分子或某些碱金属，B是金属，最常见的是铅(Pb)，X是卤化物元素，例如溴化物或碘化物。当前，一些组合物实现了25%以上的功率转换效率。而且，大多数钙钛矿薄膜都可以在中等加工温度下轻松地从溶液中加工，这非常经济。
有机分子，例如甲基铵(MA)作为A阳离子，Pb和碘或溴化物在其他位置上，已经达到了世界纪录的效率。但是那些有机钙钛矿还不是很稳定。在A位置带有铯的无机钙钛矿具有更高的稳定性，但简单的化合物如CsPbI 3或CsPbBr 3)不是很稳定，或者不能提供用于太阳能电池或其他光电设备所需的电子性能。
现在，HZB的一个团队确实研究了CsPb(Br x I 1-x)3的组成，这些组成提供了介于1.73和2.37 eV之间的可调光带隙。这使得这些混合物对于多结太阳能电池应用特别是串联器件而言确实很有趣。
用于生产它们所使用的新开发的方法用于印刷组合钙钛矿薄膜，以产生(CSPB(BrxI的系统性变化1-x )3层薄膜到基材上。为了实现这一点，两个打印头填充有任一CsPbBr 2 I或然后用CsPbI 3进行编程，以将所需量的液滴打印到基板上，以形成所需成分的薄膜。在100摄氏度下退火以驱除溶剂并使样品结晶后，他们获得了具有不同成分的细条纹(如图所示)。在这张图中)。
使用特殊的高强度X射线源(位于HZB的LIMAX实验室中的液态金属射流)，在不同温度下分析了薄膜的晶体结构， 室温至300摄氏度的。HampusNäsström博士说：“我们发现所研究的所有成分在高温下均转变为立方钙钛矿相。” 学生和出版物的第一作者解释。冷却后，所有样品都转变为亚稳态的四方晶和正交晶畸变的钙钛矿相，这使其适用于太阳能电池设备。LIMAX实验室负责人Roland Mainz补充说：“事实证明，这是使用基于实验室的高亮度X射线源进行原位XRD的理想用例。”
由于发现进入所需相的转变温度随溴化物含量的增加而降低，因此这将允许降低无机钙钛矿太阳能电池的加工温度。
“年轻的研究人员小组的负责人Eva Unger博士说：“对新型太阳能材料的兴趣很大，可能的成分变化接近无限。这项工作证明了如何系统地生产和评估各种成分。”混合材料的形成和缩放。组合能源材料研究小组负责人Thomas Unold博士对此表示赞同，并表示：“这是研究中的高通量方法如何在很大程度上促进未来研究中材料的发现和优化的一个典型例子。”
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