Slot-die örtükləmə, maye mürəkkəbin dar yarıqdan nəzarət olunan axın sürəti ilə hərəkət edən altlıq üzərinə fasiləsiz film şəklində ötürülməsini təmin edən miqyaslandırıla bilən nazik-film istehsalı üsuludur. Bu tədqiqat Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃ tərkibli qarışıq kationlu və qarışıq halogenidli perovskit filmlərin slot-die çapını mürəkkəb axın sürəti, örtükləmə sürəti, altlıq temperaturu və örtükləmə pəncərəsi üzrə optimallaşdırmış, daha sonra %5 mol metilammonium xloridin (MACl) kristallaşmaya və çevik günəş elementinin performansına təsirini araşdırmışdır. Optimallaşdırılmış filmlər təxminən 300–400 nm qalınlıq, sıx və fasiləsiz mikrostruktur, 750–800 nm ətrafında udulmanın başlanğıcı və təxminən 1,55 eV optik enerji zolağı aralığı göstərmişdir. MACl olan çevik elementlərdə ən yaxşı əks skan üzrə güc çevrilmə səmərəliliyi %9,72-yə çatdığı halda, istinad cihazında bu göstərici %8,04 olmuşdur. Bununla belə, tədqiqat uzunmüddətli sabitliyi, böyük sahəli miqyas böyütməni və real istifadə şəraitində dayanıqlığı təsdiqləmir.

Perovskit prekursor məhlulu 1,4 M qatılıqda hazırlanmış və əsas həlledici kimi susuz dimetil sulfoksid (DMSO) istifadə edilmişdir. Filmlərin əmələ gəlməsində hava bıçağı ilə sürətləndirilmiş qurutma mərhələsi tətbiq edilməmiş; quruma və kristallaşma slot-die cihazının qızdırılan tablası vasitəsilə həyata keçirilmişdir. Mənbə ilkin çap optimallaşdırılmasında 4, 5, 7 və 8-ci nümunələri ən yüksək vizual homogenliyə və səth örtülməsinə malik nümunələr kimi seçmiş; UV–Vis ölçmələrində 8-ci nümunə ən yüksək udulmanı göstərmişdir.

%5 mol MACl əlavəsi, tədqiqatçıların şərhinə görə, kristallaşmanı tənzimləmiş, dənələrarası əlaqəni gücləndirmiş və filmin təkrar istehsal oluna bilməsini yaxşılaşdırmışdır. Rentgen şüalarının difraksiyası nəticələri MACl əlavəsinin araşdırılan şəraitdə yeni aşkarlana bilən ikincili faza yaratmadığını və əsas perovskit kristal quruluşunun qorunduğunu göstərmişdir. Fotovoltaik cihazlarda ən nəzərəçarpan dəyişiklik qısaqapanma cərəyan sıxlığında müşahidə edilmiş; ən yaxşı əks skan J_SC dəyəri 12,91 mA/cm²-dən 15,01 mA/cm²-yə yüksəlmişdir. Açıq dövrə gərginliyi isə daha məhdud dəyişmişdir.

Bu tədqiqatda perovskit film nədir?

Tədqiqatın aktiv işıq udan təbəqəsi Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃ tərkibli qarışıq kationlu və qarışıq halogenidli qurğuşun-halogenid perovskitidir. Burada Cs seziumu, FA formamidiniumu, MA metilammoniumu, Pb qurğuşunu, I yodidi və Br bromidi ifadə edir.

“Qarışıq kationlu” adlandırılmasının səbəbi tək bir A-tipli komponent əvəzinə Cs, FA və MA-nın birlikdə istifadə edilməsidir. “Qarışıq halogenidli” ifadəsi isə anion tərəfində yalnız yodid deyil, yodid və bromidin birlikdə mövcudluğunu bildirir. Mənbə bu kompozisiyanı əvvəllər bildirilmiş formulaya əsaslandırır və tədqiqatın əsas töhfəsini bu materialın slot-die çap prosesinin və MACl dəstəkli kristallaşmasının optimallaşdırılması üzərində qurur.

Slot-Die Örtükləmə Nədir və Bu Tədqiqatda Hansı Dəyişənlərə Nəzarət Edildi?

Slot-die örtükləmə perovskit mürəkkəbinin nəzarət olunan nasos axın sürəti ilə örtükləmə başlığına göndərildiyi və dar yarıqdan hərəkət edən, temperaturu nəzarətdə saxlanılan altlığa ötürüldüyü fasiləsiz film istehsalı üsuludur; bu tədqiqatda əsas nəzarət dəyişənləri nasos axın sürəti PR, örtükləmə/tablanın irəliləmə sürəti CS, tabla temperaturu T_c və örtükləmə pəncərəsi CW-dir.

PR: nasos axın sürəti

PR (pump rate), örtükləmə başlığına bir dəqiqədə göndərilən maye həcmidir və µL/dəq vahidi ilə verilmişdir. Axın sürəti vahid zamanda sistemə nə qədər perovskit prekursor məhlulu verildiyini müəyyən edir. Lakin yaranan son film qalınlığı yalnız PR-dən asılı deyil; hərəkət sürəti, altlıq temperaturu, həlledicinin buxarlanması və örtükləmə geometriyası da filmin əmələ gəlməsinə birlikdə təsir edir.

CS: örtükləmə sürəti

CS (chuck speed/coating speed), altlığın slot-die başlığının altından keçmə sürətini ifadə edir və cm/dəq ilə verilmişdir. MACl təcrübələrində mənbə örtükləmə sürəti artdıqca film qalınlığının monoton şəkildə azaldığını bildirir. Tədqiqatçılar bu nəticəni yüksək sürətdə vahid sahəyə ötürülən materialın azalması ilə əlaqələndirmişlər.

T_c: altlığın/tablanın temperaturu

T_c, örtükləmə zamanı altlığın üzərində yerləşdiyi qızdırılan tablanın temperaturudur. Tədqiqatın mühüm xüsusiyyətlərindən biri film əmələ gəlməsində hava bıçağı ilə qurutmanın istifadə edilməməsi və kristallaşmanın qızdırılan tabla tərəfindən dəstəklənməsidir. Beləliklə, həlledicinin uzaqlaşması və kristallaşma dinamikası birbaşa çap zamanı tətbiq olunan istilik şəraitindən təsirlənir.

CW: örtükləmə pəncərəsi

CW (coating window), mənbədə shim ilə altlıq səthi arasındakı məsafə kimi müəyyən edilir. Tədqiqatdakı örtükləmə təcrübələrində bu məsafə 0,1–0,2 mm aralığında dəyişdirilmişdir. Bu həndəsi parametr slot-die başlığı ilə altlıq arasındakı maye meniskinin və örtükləmə zonasının fiziki şəraitini müəyyən edən amillərdən biridir.

Mənbə Şəkil 1-dəki səkkiz ilkin çap şəraiti

Mənbədaxili parametr fərqi: üsul mətni dəyişən perovskit çap temperaturunu 25–130 °C kimi bildirir; lakin mənbə Şəkil 1-də 3–8-ci nümunələr üçün 140 °C etiketi vardır. Verianla bu dəyərlərdən birini səssizcə dəyişdirmir və iki məlumatı ayrı mənbə qeydləri kimi qoruyur.

Film niyə 300–400 nm qalınlıqda qiymətləndirildi?

Profilometr ölçmələri seçilmiş optimallaşdırılmış nümunələrdə orta perovskit film qalınlığının təxminən 300–400 nm aralığında olduğunu göstərmişdir. Mənbə bu aralığı işığın kifayət qədər udulması ilə fotoyüklərin effektiv çıxarılması arasındakı tarazlıq baxımından uyğun hesab edir.

Nanometr metrin milyardda biridir. 300 nm = 3×10⁻⁷ m, 400 nm = 4×10⁻⁷ m-dir. Buna görə burada söhbət insan saçından çox daha nazik yarımkeçirici filmdən gedir.

Optik mikroskopiya nə göstərdi?

Optik mikroskopiya təsvirlərində perovskit təbəqələrinin sıx və fasiləsiz mikrostruktur yaratdığı; aydın dənə sərhədləri və radial istiqamətdə inkişaf etmiş kristal sahələrin olduğu bildirilmişdir. Nümunələr arasında dənə ölçüsü, dənə sərhədlərinin kəskinliyi və regional homogenlik fərqlənir. Tədqiqatçılar bu fərqləri çap parametrlərinin nüvələnmə və kristal böyümə dinamikasını dəyişdirməsi ilə əlaqələndirirlər.

Burada “dənə” film daxilində ayrı kristalı və ya kristal sahəni ifadə edir. Dənələrin bir-birinə yaxşı bağlanması elektrik yüklərinin film boyunca daşınması baxımından vacibdir; lakin təkcə mikroskop təsviri daşıyıcı ömrünü və ya qüsur sıxlığını kəmiyyətcə ölçmür.

1,55 eV Zolaq Aralığı və 750–800 nm Udulma Başlanğıcı Nə Deməkdir?

Tədqiqatdakı perovskit filmlər 750–800 nm bölgəsində aydın optik udulma başlanğıcı göstərmiş və mənbə bu filmlər üçün təxminən 1,55 eV optik enerji zolağı aralığı bildirmişdir; zolaq aralığı yarımkeçiricidə elektronların valentlik zolağından keçiricilik zolağına həyəcanlandırılması üçün tələb olunan xarakterik enerji miqyasını ifadə edir.

eV (elektronvolt), mikroskopik miqyasda enerjini ifadə etmək üçün istifadə olunan vahiddir. Fotonun dalğa uzunluğu ilə enerjisi arasındakı əsas əlaqə tədris məqsədilə:

\[ E=\frac{hc}{\lambda} \]

şəklindədir. Görünən və yaxın infraqırmızı bölgə üçün bu əlaqə təxminən:

\[ E(\mathrm{eV})\approx\frac{1240}{\lambda(\mathrm{nm})} \]

şəklində yazıla bilər. Məsələn, 800 nm təxminən 1,55 eV foton enerjisinə uyğun gəlir. Bu hesab mənbə məqalədə ayrıca zolaq aralığının müəyyənləşdirilməsi tənliyi kimi verilməmişdir; yalnız 750–800 nm udulma kənarı ilə bildirilən 1,55 eV enerji miqyası arasındakı fiziki əlaqəni izah edən ümumi foton münasibətidir. Tədqiqat görünən mətndə ayrıca Tauc qrafiki və ya ətraflı zolaq aralığı uyğunlaşdırma proseduru bildirmir.

UV–Vis nəticələri nümunələr arasında necə dəyişdi?

Mənbə Şəkil 4-də 4, 5, 7 və 8-ci nümunələrin 300–800 nm aralığındakı udulma spektrləri müqayisə edilmişdir. 4-cü nümunə araşdırılan spektral diapazon boyunca ən aşağı, 8-ci nümunə isə ən yüksək udulmanı göstərmiş; 5 və 7-ci nümunələr aralıq səviyyələrdə qalmışdır.

Mənbə 8-ci nümunədəki yüksək udulmanı optimallaşdırılmış film qalınlığı və daha yaxşı mikrostruktur homogenliyi ilə əlaqələndirir. Bu ifadə müəlliflərin mexanistik şərhidir; tədqiqat təkcə udulma əyrisindən səbəb-nəticə əlaqəsini qəti şəkildə sübut etmir.

MACl Bu Tədqiqatda Nə İşə Yaradı?

%5 mol metilammonium xlorid (MACl) perovskit prekursoruna kristallaşmanı tənzimləyən əlavə kimi daxil edilmiş; mənbənin nəticələrinə görə uyğun çap sürətlərində dənələrarası əlaqəni və film fasiləsizliyini yaxşılaşdırarkən XRD ölçmələrində aşkarlana bilən yeni ikincili faza yaratmamışdır.

Niyə %5 mol MACl?

Tədqiqat %5 mol MACl səviyyəsini öz daxilində geniş qatılıq skanı apararaq müəyyən etməmişdir. Müəlliflər bu nisbəti əvvəlki tədqiqatların aşağı MACl qatılıqlarının kristallaşmanı tənzimləyə, morfologiyanı yaxşılaşdıra və faza saflığını qoruya bildiyini bildirməsinə əsasən seçmişlər.

Buna görə tədqiqat “MACl üçün universal optimal qatılıq %5-dir” nəticəsini dəstəkləmir. Bu tədqiqatda sınaqdan keçirilən və cihaz istehsalında istifadə olunan əlavə səviyyəsi %5 mol-dur.

Örtükləmə sürəti artdıqca SEM təsvirləri nə göstərdi?

MACl olan filmlərin yuxarıdan SEM təsvirləri 3, 4, 5, 6 və 7 cm/dəq örtükləmə sürətlərində müqayisə edilmişdir. Daha aşağı sürətlərdə kompakt quruluş, yaxşı bağlanmış dənələr və daha az dənələrarası boşluq müşahidə edilmişdir. Örtükləmə sürəti artdıqca çatların və genişlənmiş dənə sərhədlərinin artdığı bildirilmişdir.

Tədqiqatçılar bunu həlledicinin daha sürətli uzaqlaşması və kristalların yenidən düzülməsi ilə dənələrin birləşməsi üçün mövcud vaxtın azalması ilə izah edirlər. Bu mexanizm mənbə müzakirəsinin şərhidir.

Kəsik SEM təsvirlərində isə örtükləmə sürəti artdıqca film qalınlığının monoton şəkildə azaldığı bildirilmişdir. Mənbə bunu yüksək sürətdə vahid sahə üzərinə daha az materialın yerləşdirilməsi ilə əlaqələndirir.

Mənbədaxili parametr diapazonu qeydi: ümumi üsul paraqrafı CS üçün 5–12 cm/dəq aralığı verdiyi halda, MACl seriyasının SEM və XRD təsvirlərində 3 və 4 cm/dəq şəraitləri də vardır. Mənbə bu genişləndirilmiş sürət diapazonunun üsul paraqrafındakı hədlə əlaqəsini ayrıca izah etmir.

XRD nəyi ölçür?

Rentgen şüalarının difraksiyası (XRD), kristaldakı nizamlı atom müstəvilərinin rentgen şüalarını müəyyən bucaqlarda difraksiya etməsi/səpələməsi əsasında kristal quruluşu və faza haqqında məlumat verən xarakterizasiya üsuludur. XRD naxışındakı pik mövqeləri kristal qəfəslə, pik intensivlikləri isə faza miqdarı, film qalınlığı və üstün istiqamətlənmə kimi bir neçə amillə əlaqələndirilə bilər.

Mənbə MACl olan perovskitlərdə (100), (110), (111), (200), (210), (211), (220) və (300) müstəviləri ilə indekslənmiş difraksiya piklərini bildirir və quruluşu tetragonal perovskit qəfəsi ilə əlaqələndirir.

Örtükləmə sürəti dəyişdikdə aydın yeni pik və ya pik mövqeyində sürüşmə müşahidə edilməmişdir. Tədqiqatçılar bunu araşdırılan sürət dəyişikliklərinin qəfəs parametrlərini və ya faza tərkibini nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişdirmədiyi kimi şərh etmişlər. Kiçik pik intensivliyi fərqləri isə film qalınlığı və üstün kristal istiqamətlənməsi ilə əlaqələndirilmişdir.

Mənbə Şəkil 7-də MACl olmayan istinad nümunəsini CS=6 cm/dəq kimi işarələmiş və MACl olan 3–7 cm/dəq nümunələrlə müqayisə etmişdir. XRD naxışları MACl əlavəsinin perovskit quruluşunu qoruyaraq kristallaşma əlavəsi kimi davranması barədə şərhi dəstəkləyir.

“Faza saflığı qorundu” ifadəsi nə qədər güclüdür?

Mənbə araşdırılan XRD ölçmə şəraitində aşkarlana bilən ikincili faza piklərinin olmadığını bildirir. Bu nəticə “materialda atom səviyyəsində heç bir qüsur və ya heç bir yad quruluş yoxdur” demək deyil. XRD-nin aşkarlama həddi, kristal fazaların miqdarı və kristallaşma dərəcəsi kimi amillər mövcuddur. Buna görə mənbə nəticəsinin düzgün ifadəsi araşdırılan naxışlarda aşkarlana bilən ikincili kristal fazanın müşahidə edilməməsidir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

1. İstifadə olunan əsas materiallar

Çevik altlıq kimi indium-qalay oksidlə örtülmüş polietilen tereftalat (PET/ITO) istifadə edilmişdir. PET/ITO altlığının qalınlığı 125 µm və təbəqə müqaviməti 45 Ω/kvadrat kimi verilmişdir.

Elektron daşıma təbəqəsi üçün suda %15 kütlə payında SnO₂ nanohissəciklərinin kolloid dispersiyası istifadə edilmişdir. Perovskit prekursorunda PbI₂, PbBr₂, FAI, MABr, MAI və CsI olmuşdur. Kristallaşma əlavəsi MACl-dir. Deşik daşıma təbəqəsi Spiro-OMeTAD əsaslıdır; əlavələr kimi 4-tert-butilpiridin və Li-TFSI istifadə edilmişdir. Üst kontakt MoO₃ və Al-dan hazırlanmışdır.

Materiallar siyahısında N-metil-2-pirolidon (NMP) da vardır. Bununla belə, tədqiqatın ətraflı perovskit mürəkkəbi hazırlama bölməsində əsas məhlulun susuz DMSO ilə hazırlandığı bildirilir və nəticə bölmələrində ayrıca NMP əsaslı təcrübə seriyası təqdim edilmir. Buna görə NMP-nin nəticələrə müstəqil təsiri bu məqalədən çıxarıla bilməz.

2. Perovskit mürəkkəbinin hazırlanması

PbI₂, PbBr₂, FAI, MABr, MAI və CsI stoxiometrik miqdarlarda susuz DMSO daxilində həll edilərək 1,4 M qatılıqda Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃ hədəf tərkibli mürəkkəb hazırlanmışdır.

MACl seriyasında əsas məhlula %5 mol MACl əlavə edilmişdir. İstifadədən əvvəl məhlullar 0,45 µm hidrofob filtrdən keçirilmişdir.

3. PET/ITO altlığının hazırlanması

Çevik PET/ITO altlıqları ardıcıllıqla yuyucu maddə olan deionlaşdırılmış su, deionlaşdırılmış su, aseton və izopropanol daxilində ultrasəs ilə təmizlənmişdir. Hər təmizləmə mərhələsi 10 dəqiqə davam etmişdir.

Təmizləmədən sonra altlıqlar azot axını ilə qurudulmuş və səthin islanma qabiliyyətini artırmaq məqsədilə 15 dəqiqə UV-ozon emalına məruz qoyulmuşdur.

4. SnO₂ elektron daşıma təbəqəsi

Kommersiya SnO₂ nanohissəcik dispersiyası deionlaşdırılmış su ilə həcmcə 1:3 nisbətində durulaşdırılmışdır. SnO₂ təbəqəsi:

• PR = 150 µL/dəq,
• CS = 80 cm/dəq,
• T_c = 50 °C

şəraitində çap edilmişdir. Daha sonra 130 °C-də 30 dəqiqə tavlanmış və ikinci dəfə 30 dəqiqə UV-ozon emalı tətbiq edilmişdir.

5. Perovskit təbəqəsinin çapı

Perovskit film yeni hazırlanmış SnO₂ elektron daşıma təbəqəsinin üzərinə VectorSC və ya NanoRoll slot-die sistemləri istifadə edilərək çap edilmişdir. Üsul mətnində perovskit çapı üçün verilən dəyişən diapazonları:

• PR = 10–60 µL/dəq,
• CS = 5–12 cm/dəq,
• T_c = 25–130 °C

şəklindədir. Çapdan dərhal sonra nümunələr 100 °C-də 10 dəqiqə tavlanmışdır. Mənbə Şəkil 1-də bəzi ilkin optimallaşdırma nümunələri üçün 140 °C yazıldığına görə üsul paraqrafı ilə şəkil etiketləri arasında temperatur həddi fərqi vardır.

6. Spiro-OMeTAD deşik daşıma təbəqəsi

HTL prekursoru 1 mL xlorbenzol daxilində 45 mg Spiro-OMeTAD, 28,8 µL 4-tBP və asetonitrildə 520 mg/mL qatılıqda hazırlanmış Li-TFSI məhlulundan 17,5 µL istifadə etməklə hazırlanmışdır. Qarışıq bir saat qarışdırılmışdır.

Spiro-OMeTAD təbəqəsi PR=150 µL/dəq, CS=80 cm/dəq və T_c=25 °C şəraitində slot-die üsulu ilə çap edilmişdir.

7. Mühit şəraiti

Mənbə SnO₂, perovskit və Spiro-OMeTAD olmaqla üç funksional təbəqənin ətraf mühit şəraitində çap edildiyini bildirir. Çap zamanı mühit temperaturu 18–21 °C, nisbi rütubət isə %27–33 aralığında saxlanmışdır. Örtükləmə pəncərəsi CW bütün örtükləmə təcrübələrində 0,1–0,2 mm arasında dəyişdirilmişdir.

8. MoO₃/Al üst kontaktı

Üst kontakt çapla deyil, termal buxarlandırma ilə yaradılmışdır. Angstrom Engineering sistemində baza təzyiqi 2×10⁻⁶ Torr kimi verilmişdir.

MoO₃ üçün çökdürmə sürəti 0,5 Å/s və hədəf qalınlıq 35 nm; Al üçün çökdürmə sürəti 0,1 Å/s və hədəf qalınlıq 100 nm-dir.

Bu detal vacibdir: mənbə xülasəsində “fully printed flexible devices” ifadəsi olsa da, üsul bölməsinə görə MoO₃/Al üst elektrodu termal buxarlandırma ilə hazırlanmışdır. Buna görə cihazın bütün təbəqələrinin çapla yaradıldığı nəticəsi çıxarılmamalıdır.

9. Xarakterizasiya cihazları

AM 1.5G və 100 mW/cm² nə deməkdir?

AM 1.5G günəş elementlərini laboratoriyada müqayisə edilə bilən şəraitdə ölçmək üçün istifadə olunan standartlaşdırılmış yerüstü günəş spektri şərtidir. Tədqiqatda günəş simulyatoru 100 mW/cm² şüalanma intensivliyi altında istifadə edilmişdir. Buna görə bildirilən J–V və PCE dəyərləri bu nəzarət olunan laboratoriya işıqlandırma şəraitinə aiddir.

J_SC, V_OC, FF və PCE Necə Şərh Edilməlidir?

J_SC qısaqapanma şəraitində cərəyan sıxlığını, V_OC açıq dövrə gərginliyini, FF cərəyan–gərginlik əyrisinin istifadə oluna bilən maksimum güc istehsalına nə qədər yaxınlaşdığını və PCE daxil olan işıq gücünün hansı hissəsinin elektrik gücünə çevrildiyini ifadə edir; bu tədqiqatda MACl-nin ən aydın təsiri J_SC və PCE artımında görülmüşdür.

Qısaqapanma cərəyan sıxlığı J_SC

J_SC, elementin ucları arasındakı gərginlik sıfıra yaxın olduqda əldə edilən fotocərəyanın aktiv sahəyə düşən qiymətidir və mA/cm² ilə verilmişdir. Daha yüksək J_SC, ölçmə şəraiti eyni olduqda elementin daha çox fotoyük yarada və toplaya bildiyini göstərir.

Açıq dövrə gərginliyi V_OC

V_OC, elementdən xalis cərəyan çəkilmədiyi halda uclar arasında yaranan ən yüksək fotogərginlikdir. Mənbədə MACl əlavəsindən sonra V_OC paylanmasının nisbətən az dəyişdiyi, əsas fərqin J_SC tərəfində görüldüyü bildirilir.

Doldurma əmsalı FF

Doldurma əmsalı (fill factor, FF), real J–V əyrisinin maksimum güc nöqtəsini ideal düzbucaqlı ilə müqayisə edən ölçüsüz performans göstəricisidir. Mənbə FF tənliyini açıq şəkildə yazmır; lakin göstəricinin mənasını izah etmək üçün istifadə olunan standart fotovoltaik münasibət:

\[ FF=\frac{V_{MPP}J_{MPP}}{V_{OC}J_{SC}} \]

şəklindədir. V_MPP və J_MPP maksimum güc nöqtəsindəki gərginlik və cərəyan sıxlığıdır. FF yüksəldikcə elementin J–V əyrisindən istifadə oluna bilən maksimum gücü əldə etmə qabiliyyəti artır.

Güc çevrilmə səmərəliliyi PCE

Mənbə PCE tənliyinə ayrıca tənlik nömrəsi vermir. Fotovoltaik ölçmələrdə standart münasibət:

\[ PCE(\%)= \frac{V_{OC}\,J_{SC}\,FF}{P_{in}}\times100 \]

şəklindədir. FF formulda faiz deyil, kəsr kimi istifadə olunur. P_in elementə daxil olan optik güc sıxlığıdır və bu tədqiqatda 100 mW/cm²-dir.

Mənbənin istinad cihazı üçün verdiyi V_OC=1,074 V, J_SC=12,91 mA/cm² və FF=%58,0 dəyərləri bu standart münasibətə qoyulduqda təxminən %8,04 PCE verir. MACl cihazındakı V_OC=1,091 V, J_SC=15,01 mA/cm² və FF=%59,4 dəyərləri də təxminən %9,72 PCE ilə uyğundur. Bu riyazi yoxlama yeni təcrübə nəticəsi deyil; mənbədə verilmiş performans dəyərlərinin bir-biri ilə uyğunluğunu tədris məqsədilə göstərir.

Ən yaxşı əks skan performansının müqayisəsi

Bu dəyərlər statistik paylanmaların ortalamaları deyil; mətndə ən yaxşı performans göstərən cihazların əks skan nəticələri kimi bildirilmişdir.

Statistik cihaz qrupu

Mənbə istinad və MACl olan şəraitlərin statistik analizinin hər şərait üçün 70 cihaz əsasında aparıldığını bildirir. Şəkil 8-də V_OC, J_SC, FF və PCE paylanmaları qutu qrafikləri və fərdi cihaz nöqtələri ilə göstərilmişdir.

Mənbə hər hansı p dəyəri, etibar intervalı və ya ayrıca əhəmiyyətlilik testi bildirmir. Buna görə “MACl fərqi statistik olaraq p<0,05 səviyyəsində əhəmiyyətlidir” kimi ifadə bu tədqiqat üçün əlavə edilə bilməz. Mənbə paylanmaların və performans meyllərinin vizual/statistik müqayisəsini təqdim edir.

J–V histerezisi nədir?

Mənbə eyni cihazlar əks skan (reverse scan, RS) və irəli skan (forward scan, FS) istiqamətlərində ölçüldükdə J–V əyrilərinin eyni olmadığını göstərir. Hər iki cihaz qrupunda əks skanda cərəyan sıxlığının irəli skana nisbətən daha yüksək olması skan istiqamətindən asılı J–V histerezisi kimi şərh edilmişdir.

Buna görə perovskit elementinin performansını yalnız bir skan istiqamətindəki “ən yüksək PCE” ilə qiymətləndirmək kifayət deyil. Tədqiqat hər iki skan istiqamətini göstərmiş və MACl olan cihazların hər iki istiqamətdə daha yaxşı J–V xarakteristikası nümayiş etdirdiyini bildirmişdir.

MACl performansı niyə artırmış ola bilər?

Müəlliflər performans artımını daha yaxşı film morfologiyası, azalmış morfoloji qüsurlar, yaxşılaşmış dənə əlaqəsi və daha effektiv yük daşınması/toplanması ilə əlaqələndirirlər. Xüsusilə J_SC və FF-dəki artımın PCE yüksəlişinə birbaşa töhfə verdiyi vurğulanır.

Lakin tədqiqat müstəqil kəmiyyət tələ sıxlığı, qüsur sıxlığı və ya daşıyıcı ömrü ölçməsi bildirmir. Buna görə “MACl qüsur sıxlığını bu qədər azaltdı” kimi kəmiyyət iddiası dəstəklənmir. Qüsurların azalması mənbə müzakirəsinin mikrostruktur və cihaz davranışından çıxardığı mexanistik şərhdir.

V_OC niyə əsas dəyişiklik olmadı?

Mənbədə V_OC paylanmasının MACl əlavəsindən sonra nisbətən dəyişməz qaldığı bildirilir. Tədqiqatçılar bunu əlavənin cihaz təbəqələri arasındakı enerji uyğunlaşmasını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirmədiyinə işarə edən nəticə kimi şərh etmişlər.

Bunun əksinə, J_SC həm irəli, həm də əks skanda daha aydın artmışdır. Buna görə tədqiqatın performans qazancı əsasən gərginliyin yüksəlməsindən deyil, daha yüksək cərəyan toplanmasından və müəyyən qədər daha yaxşı FF-dən qaynaqlanır.

Tədqiqatın qurduğu proses–quruluş–xüsusiyyət–performans zənciri

Məqalənin əsas elmi məntiqi dörd mərhələdən ibarətdir:

1. Çap axın sürəti, örtükləmə sürəti və altlıq temperaturu həlledicinin uzaqlaşmasına və kristallaşma kinetikasına təsir edir.
2. Kristallaşma şəraiti film qalınlığını, dənə əlaqəsini və səth homogenliyini müəyyən edir.
3. Film quruluşu optik udulmaya, yük daşınmasına və rekombinasiya davranışına təsir edir.
4. Bu təsirlər J_SC, FF və nəticədə PCE kimi fotovoltaik performans göstəricilərində əks olunur.

MACl bu zəncirin xüsusilə kristallaşma və morfologiya mərhələsində istifadə olunan əlavə maddədir. Mənbənin əsas şərhi istehsal prosesinə nəzarətin son cihaz performansına birbaşa təsir edə bilməsidir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

Tədqiqat DMSO əsaslı qarışıq kationlu/qarışıq halogenidli perovskit mürəkkəbinin slot-die üsulu ilə hamar filmlər yarada bildiyini; seçilmiş şəraitdə təxminən 300–400 nm qalınlığında sıx filmlər əldə edildiyini və %5 mol MACl-nin film morfologiyasını və cihaz performansını yaxşılaşdırdığını dəstəkləyir.

XRD nəticələri MACl-nin araşdırılan örtükləmə sürətlərində əsas tetragonal perovskit kristal quruluşunu dəyişdirmədən istifadə edilə bildiyini; fotovoltaik nəticələr isə MACl olan cihazlarda xüsusilə J_SC, FF və PCE-nin yaxşılaşdığını göstərir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr

Tədqiqat hazırlanmış cihazların illərlə sabit qalacağını göstərmir. Uzunmüddətli işıq, temperatur, rütubət və iş sabitliyi təcrübələri bu məqalənin əsas məlumat dəstində yoxdur.

Tədqiqat üsulun sənaye rulo-rulo istehsal xəttində eyni performansla işlədiyini sübut etmir. Müəlliflər miqyas böyütmə tədqiqatlarının ayrıca zəruri olduğunu açıq şəkildə bildirirlər.

Tədqiqat bütün perovskit tərkiblərində %5 mol MACl-nin optimal olduğunu göstərmir.

Tədqiqat bütün element təbəqələrinin çapla istehsal edildiyini metodoloji olaraq göstərmir; MoO₃/Al üst elektrodu termal buxarlandırma ilə hazırlanmışdır.

Tədqiqat MACl-nin qüsur sıxlığını birbaşa kəmiyyət qüsur spektroskopiyası ilə ölçməmişdir; qüsurların azalması mənbə müzakirəsinin performans və morfologiyaya əsaslanan şərhidir.

Tədqiqat bu təcrübə seriyasında perovskit cihazların kommersiya məhsulu etibarlılığını və ya mexaniki əyilmə ömrünü təsdiqləmir.

Tədqiqatın özünün qeyd etdiyi gələcək tədqiqat ehtiyacları

Müəlliflər çökdürmə prosesinin daha da yaxşılaşdırılmasını, uzunmüddətli film sabitliyinin araşdırılmasını, müxtəlif ətraf mühit və istismar şəraitində performansın qiymətləndirilməsini, istehsal miqyasının böyüdülməsini və filmlərin tam cihaz strukturları ilə inteqrasiyasının daha irəli tədqiqatlarla araşdırılmasını zəruri hesab edirlər.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal tədqiqat: Optimization of Deposition and Properties of Printed Complex-Composition Perovskite Films for Flexible Solar Cells

Müəlliflər: Yerassyl Yerlanuly; Askhat Jumabekov.

Məsul müəllif: Yerassyl Yerlanuly.

Məsul müəllifin e-poçt ünvanı: yerassyl.yerlanuly@nu.edu.kz

Qurum 1: National Laboratory Astana, Kabanbay Batyr Ave. 53, Astana, Kazakhstan.

Qurum 2: Department of Physics, School of Sciences and Humanities, Nazarbayev University, Kabanbay Batyr Ave. 53, Astana, Kazakhstan.

Jurnal: Eurasian Chemico-Technological Journal.

Cild / nömrə: 28 / 2.

Səhifələr: 171–179.

İl: 2026.

DOI: 10.18321/ectj1692.

Məqalə emal tarixləri: Daxil olub: 13 fevral 2026; yenilənmiş versiya daxil olub: 26 aprel 2026; qəbul: 10 iyun 2026. PDF-də ayrıca onlayn nəşr günü göstərilmir.

Nəşriyyat məlumatı: PDF məqalənin al-Farabi Kazakh National University tərəfindən nəşr edildiyini bildirir; Eurasian Chemico-Technological Journal eyni zamanda Institute of Combustion Problems jurnalı kimi təsvir olunur.

Mənbə növü: Eksperimental nazik-film material istehsalı, proses optimallaşdırılması və çevik fotovoltaik cihaz xarakterizasiyasını əhatə edən orijinal tədqiqat məqaləsi.

Resenziya statusu: Nazarbayev University tədqiqat qeydi işi resenziyalı jurnal məqaləsi kimi təsnif edir.

Lisenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International — CC BY 4.0.

Maliyyələşdirmə: Republic of Kazakhstan Ministry of Science and Higher Education Science Committee, Grant No. AP26194151.

Maraqların toqquşması: Araşdırılan doqquz səhifəlik PDF daxilində ayrıca maraqların toqquşması bəyanatı bölməsi aşkarlanmamışdır; buna görə maraqların toqquşması vəziyyəti barədə mənbədən kənar fərziyyə irəli sürülməmişdir.

Məlumatların əlçatanlığı: Araşdırılan PDF daxilində ayrıca “Data Availability” bəyanatı aşkarlanmamışdır.

Müəllif töhfələri: Araşdırılan PDF daxilində ayrıca CRediT/müəllif töhfələri bölməsi yoxdur; bərabər töhfə və ya bərabər birinci müəlliflik bəyanatı da görünmür.

Əsas təcrübə mühiti: Çap əməliyyatları 18–21 °C mühit temperaturu və %27–33 nisbi rütubət altında həyata keçirilmişdir.

Əsas perovskit tərkibi: Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃.

Əsas əlavə: %5 mol MACl.

Əsas film qalınlığı: Optimallaşdırılmış filmlərdə təxminən 300–400 nm.

Optik zolaq aralığı: Mənbədə təxminən 1,55 eV.

Ən yaxşı əks skan PCE: İstinad %8,04; MACl olan cihaz %9,72.

Statistik əhatə: Mənbə hər cihaz şəraiti üçün 70 cihaz əsasında statistik qiymətləndirmə aparıldığını bildirir; lakin p dəyəri və ya ayrıca hipotez testi təqdim etmir.

Mənbədaxili parametr qeydi: Üsul mətnində perovskit çap temperaturu 25–130 °C kimi göstərildiyi halda, mənbə Şəkil 1-də 3–8-ci nümunələr üçün 140 °C göstərilir. Eyni şəkildə, üsul mətni CS=5–12 cm/dəq aralığını verdiyi halda MACl SEM/XRD seriyasında 3 və 4 cm/dəq şəraitləri də mövcuddur. Bu fərqlər düzəldilmədən və gizlədilmədən ötürülmüşdür.

Terminologiya qeydi: Mənbənin xülasəsində “fully printed flexible devices” ifadəsi olmasına baxmayaraq, üsul bölməsinə görə MoO₃/Al üst kontakt termal buxarlandırma ilə hazırlanmışdır. Buna görə Verianla təsviri üç funksional təbəqənin slot-die ilə çap edildiyini, metal üst kontaktın isə buxarlandırıldığını açıq şəkildə fərqləndirir.

Həlledici qeydi: Material siyahısında NMP olmasına baxmayaraq, ətraflı perovskit mürəkkəbi və nəticə seriyaları DMSO əsaslıdır; araşdırılan məqalədə NMP-yə məxsus ayrıca performans seriyası təqdim edilmədiyinə görə NMP təsiri barədə nəticə çıxarılmamışdır.