Slot-die qoplash — suyuq siyohni tor tirqish orqali nazorat qilinadigan oqim tezligida harakatlanuvchi taglik ustiga uzluksiz plyonka ko‘rinishida uzatishga imkon beradigan miqyoslashtiriladigan yupqa plyonka ishlab chiqarish usulidir. Ushbu tadqiqot Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃ tarkibli aralash kationli va aralash galogenidli perovskit plyonkalarining slot-die bosmasini siyoh oqim tezligi, qoplash tezligi, taglik harorati va qoplash oralig‘i bo‘yicha optimallashtirgan, so‘ng %5 mol metilammoniy xloridning (MACl) kristallanish va egiluvchan quyosh elementi samaradorligiga ta’sirini o‘rgangan. Optimallashtirilgan plyonkalar taxminan 300–400 nm qalinlik, zich va uzluksiz mikrostruktura, 750–800 nm atrofida yutilish boshlanishi va taxminan 1,55 eV optik taqiqlangan zona kengligini ko‘rsatgan. MACl saqlovchi egiluvchan elementlarda eng yaxshi teskari skan bo‘yicha quvvat aylanish samaradorligi %9,72 ga yetgan, referens qurilmada esa bu qiymat %8,04 bo‘lgan. Shunga qaramay, tadqiqot uzoq muddatli barqarorlikni, katta maydonli miqyoslashtirishni va real foydalanish sharoitlaridagi chidamlilikni tasdiqlamaydi.

Perovskit prekursor eritmasi 1,4 M konsentratsiyada tayyorlangan va asosiy erituvchi sifatida suvsiz dimetil sulfoksid (DMSO) ishlatilgan. Plyonka hosil bo‘lishida havo pichog‘i bilan tezlashtirilgan quritish bosqichi qo‘llanmagan; qurish va kristallanish slot-die qurilmasining isitiladigan stoli orqali amalga oshirilgan. Manba dastlabki bosma optimallashtirishida 4, 5, 7 va 8-namunalarni eng yuqori vizual bir xillik va sirt qoplanishiga ega namunalar sifatida tanlagan; UV–Vis o‘lchovlarida 8-namuna eng yuqori yutilishni ko‘rsatgan.

%5 mol MACl qo‘shilishi, tadqiqotchilar talqiniga ko‘ra, kristallanishni tartibga solgan, donalararo bog‘lanishni kuchaytirgan va plyonkaning qayta ishlab chiqariluvchanligini yaxshilagan. Rentgen nurlari difraksiyasi natijalari MACl qo‘shilishi o‘rganilgan sharoitlarda yangi aniqlanadigan ikkilamchi faza hosil qilmaganini va asosiy perovskit kristall tuzilmasi saqlanganini ko‘rsatgan. Fotovoltaik qurilmalarda eng sezilarli o‘zgarish qisqa tutashuv toki zichligida kuzatilgan; eng yaxshi teskari skan J_SC qiymati 12,91 mA/cm² dan 15,01 mA/cm² gacha oshgan. Ochiq zanjir kuchlanishi esa ancha kam o‘zgargan.

Ushbu tadqiqotda perovskit plyonka nima?

Tadqiqotning faol yorug‘lik yutuvchi qatlami Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃ tarkibli aralash kationli va aralash galogenidli qo‘rg‘oshin galogenid perovskitidir. Bu yerda Cs seziyni, FA formamidiniyni, MA metilammoniyni, Pb qo‘rg‘oshinni, I yodidni va Br bromidni ifodalaydi.

“Aralash kationli” deb atalishining sababi bitta A-turdagi komponent o‘rniga Cs, FA va MA birgalikda ishlatilishidir. “Aralash galogenidli” iborasi esa anion tomonida faqat yodid emas, yodid va bromid birgalikda mavjudligini anglatadi. Manba ushbu kompozitsiyani ilgari xabar qilingan formulatsiyaga asoslaydi va tadqiqot hissasini asosan ushbu materialning slot-die bosma jarayoni hamda MACl yordamidagi kristallanishini optimallashtirishga qaratadi.

Slot-Die Qoplash Nima va Ushbu Tadqiqotda Qaysi O‘zgaruvchilar Nazorat Qilindi?

Slot-die qoplash — perovskit siyohi nazorat qilinadigan nasos oqim tezligida qoplash kallagiga uzatiladigan va tor tirqish orqali harakatlanuvchi, harorati nazorat qilinadigan taglikka beriladigan uzluksiz plyonka ishlab chiqarish usulidir; ushbu tadqiqotda asosiy nazorat o‘zgaruvchilari nasos oqim tezligi PR, qoplash/stolning siljish tezligi CS, stol harorati T_c va qoplash oynasi CW hisoblanadi.

PR: nasos oqim tezligi

PR (pump rate) — qoplash kallagiga bir daqiqada yuboriladigan suyuqlik hajmi bo‘lib, µL/daq birligida berilgan. Oqim tezligi vaqt birligida tizimga qancha perovskit prekursor eritmasi berilishini belgilaydi. Biroq hosil bo‘ladigan yakuniy plyonka qalinligi faqat PR ga bog‘liq emas; harakat tezligi, taglik harorati, erituvchining bug‘lanishi va qoplash geometriyasi ham plyonka hosil bo‘lishiga birgalikda ta’sir qiladi.

CS: qoplash tezligi

CS (chuck speed/coating speed) — taglikning slot-die kallagi ostidan o‘tish tezligini ifodalaydi va cm/daq bilan berilgan. MACl tajribalarida manba qoplash tezligi oshgan sari plyonka qalinligi monoton ravishda kamayganini bildiradi. Tadqiqotchilar bu natijani yuqori tezlikda birlik maydonga uzatiladigan material miqdori kamayishi bilan bog‘lagan.

T_c: taglik/stol harorati

T_c — qoplash vaqtida taglik joylashgan isitiladigan stolning haroratidir. Tadqiqotning muhim jihatlaridan biri plyonka hosil bo‘lishida havo pichog‘i bilan quritish qo‘llanmagani va kristallanish isitiladigan stol yordamida qo‘llab-quvvatlanganidir. Shu tariqa erituvchining chiqib ketishi va kristallanish dinamikasi bevosita bosma jarayonida qo‘llanadigan issiqlik sharoitlariga bog‘liq bo‘ladi.

CW: qoplash oynasi

CW (coating window) manbada shim bilan taglik yuzasi orasidagi masofa sifatida ta’riflangan. Tadqiqotdagi qoplash tajribalarida bu masofa 0,1–0,2 mm oralig‘ida o‘zgartirilgan. Ushbu geometrik parametr slot-die kallagi bilan taglik orasidagi suyuq menisk va qoplash zonasining fizik sharoitlarini belgilovchi omillardan biridir.

Manba 1-rasmidagi sakkizta dastlabki bosma sharoiti

Manba ichidagi parametr farqi: usul matni o‘zgaruvchan perovskit bosma haroratini 25–130 °C deb bildiradi; biroq manba 1-rasmida 3–8-namunalar uchun 140 °C yorlig‘i mavjud. Verianla bu qiymatlardan birini yashirincha o‘zgartirmaydi va ikki ma’lumotni alohida manba qaydlari sifatida saqlaydi.

Plyonka nega 300–400 nm qalinlikda baholandi?

Profilometr o‘lchovlari tanlangan optimallashtirilgan namunalarda o‘rtacha perovskit plyonka qalinligi taxminan 300–400 nm oralig‘ida ekanini ko‘rsatgan. Manba bu oraliqni yorug‘likni yetarli darajada yutish bilan fotozaryadlarni samarali chiqarib olish o‘rtasidagi muvozanat nuqtai nazaridan mos deb hisoblaydi.

Nanometr metrning milliarddan bir qismidir. 300 nm = 3×10⁻⁷ m, 400 nm = 4×10⁻⁷ m. Demak, bu yerda gap inson sochidan ancha yupqa yarimo‘tkazgich plyonka haqida bormoqda.

Optik mikroskopiya nimani ko‘rsatdi?

Optik mikroskopiya tasvirlarida perovskit qatlamlari zich va uzluksiz mikrostruktura hosil qilgani; aniq don chegaralari hamda radial yo‘nalishda rivojlangan kristall sohalar mavjudligi xabar qilingan. Namunalar orasida don o‘lchami, don chegaralarining aniqligi va mahalliy bir xillik farq qiladi. Tadqiqotchilar bu farqlarni bosma parametrlarining yadrolanish va kristall o‘sish dinamikasini o‘zgartirishi bilan bog‘laydi.

Bu yerda “don” plyonka ichidagi alohida kristall yoki kristall sohani anglatadi. Donlarning bir-biri bilan yaxshi bog‘lanishi elektr zaryadlarining plyonka bo‘ylab tashilishi uchun muhim; biroq faqat mikroskop tasviri tashuvchilar umrini yoki nuqsonlar zichligini mustaqil ravishda miqdoriy o‘lchamaydi.

1,55 eV Taqiqlangan Zona Kengligi va 750–800 nm Yutilish Boshlanishi Nimani Anglatadi?

Tadqiqotdagi perovskit plyonkalar 750–800 nm hududida aniq optik yutilish boshlanishini ko‘rsatgan va manba ushbu plyonkalar uchun taxminan 1,55 eV optik taqiqlangan zona kengligini bildirgan; taqiqlangan zona kengligi yarimo‘tkazgichda elektronlarni valentlik zonasidan o‘tkazuvchanlik zonasiga qo‘zg‘atish uchun zarur bo‘lgan xarakterli energiya miqyosini ifodalaydi.

eV (elektronvolt) — mikroskopik miqyosda energiyani ifodalash uchun ishlatiladigan birlik. Fotonning to‘lqin uzunligi va energiyasi o‘rtasidagi asosiy bog‘lanish o‘quv maqsadida:

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

ko‘rinishidadir. Ko‘rinadigan va yaqin infraqizil hudud uchun bu bog‘lanish taxminan:

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

ko‘rinishida yozilishi mumkin. Masalan, 800 nm taxminan 1,55 eV foton energiyasiga mos keladi. Bu hisob manba maqolada alohida taqiqlangan zona kengligini aniqlash tenglamasi sifatida berilmagan; u faqat 750–800 nm yutilish chekkasi bilan xabar qilingan 1,55 eV energiya miqyosi o‘rtasidagi fizik bog‘lanishni tushuntiruvchi umumiy foton munosabatidir. Tadqiqot ko‘rinadigan matnda alohida Tauc grafigi yoki batafsil taqiqlangan zona fit protsedurasini keltirmaydi.

UV–Vis natijalari namunalar orasida qanday o‘zgardi?

Manba 4-rasmda 4, 5, 7 va 8-namunalarning 300–800 nm oralig‘idagi yutilish spektrlari taqqoslangan. 4-namuna o‘rganilgan spektral oraliq bo‘ylab eng past, 8-namuna esa eng yuqori yutilishni ko‘rsatgan; 5 va 7-namunalar oraliq darajalarda qolgan.

Manba 8-namunadagi yuqori yutilishni optimallashtirilgan plyonka qalinligi va yaxshiroq mikrostrukturaviy bir xillik bilan bog‘laydi. Bu ibora mualliflarning mexanistik talqinidir; tadqiqot faqat yutilish egri chizig‘ining o‘zidan sababiylikni qat’iy isbotlamaydi.

MACl Ushbu Tadqiqotda Qanday Vazifa Bajardi?

%5 mol metilammoniy xlorid (MACl) perovskit prekursoriga kristallanishni tartibga soluvchi qo‘shimcha sifatida qo‘shilgan; manba natijalariga ko‘ra, mos bosma tezliklarida donalararo bog‘lanish va plyonka uzluksizligini yaxshilagan holda XRD o‘lchovlarida aniqlanadigan yangi ikkilamchi faza hosil qilmagan.

Nega %5 mol MACl?

Tadqiqot %5 mol MACl darajasini o‘z doirasida keng konsentratsiya skanini o‘tkazib aniqlamagan. Mualliflar bu nisbatni oldingi tadqiqotlarda past MACl konsentratsiyalari kristallanishni tartibga sola olishi, morfologiyani yaxshilashi va faza tozaligini saqlashi mumkinligi xabar qilinganiga asoslanib tanlagan.

Shu sababli tadqiqot “MACl uchun universal optimal konsentratsiya %5” degan xulosani qo‘llab-quvvatlamaydi. Ushbu tadqiqotda sinovdan o‘tkazilgan va qurilma tayyorlashda ishlatilgan qo‘shimcha darajasi %5 mol.

Qoplash tezligi oshgani sari SEM tasvirlari nimani ko‘rsatdi?

MACl saqlovchi plyonkalarning yuqoridan olingan SEM tasvirlari 3, 4, 5, 6 va 7 cm/daq qoplash tezliklarida taqqoslangan. Pastroq tezliklarda kompakt tuzilma, yaxshi bog‘langan donalar va kamroq donalararo bo‘shliq kuzatilgan. Qoplash tezligi oshgani sari yoriqlar va kengaygan don chegaralari ko‘paygani xabar qilingan.

Tadqiqotchilar buni erituvchining tezroq chiqib ketishi va kristallarning qayta tartiblanishi hamda donalarning birikishi uchun mavjud vaqtning kamayishi bilan izohlaydi. Ushbu mexanizm manba muhokamasining talqinidir.

Kesim SEM tasvirlarida esa qoplash tezligi oshgani sari plyonka qalinligi monoton ravishda kamaygani bildirilgan. Manba buni yuqori tezlikda birlik maydonga kamroq material qoldirilishi bilan bog‘laydi.

Manba ichidagi parametr qamrovi izohi: umumiy usul xatboshisi CS uchun 5–12 cm/daq oralig‘ini bergan bo‘lsa, MACl seriyasining SEM va XRD tasvirlarida 3 va 4 cm/daq sharoitlari ham mavjud. Manba ushbu kengaytirilgan tezlik oralig‘ining usul xatboshisidagi chegara bilan munosabatini alohida tushuntirmaydi.

XRD nimani o‘lchaydi?

Rentgen nurlari difraksiyasi (XRD) — kristaldagi tartibli atom tekisliklarining rentgen nurlarini ma’lum burchaklarda difraksiyalashi/sochishi orqali kristall tuzilma va faza haqida ma’lumot beradigan xarakterizatsiya usuli. XRD naqshidagi cho‘qqi joylashuvlari kristall panjara bilan, cho‘qqi intensivliklari esa faza miqdori, plyonka qalinligi va afzal yo‘nalish kabi bir nechta omillar bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin.

Manba MACl saqlovchi perovskitlarda (100), (110), (111), (200), (210), (211), (220) va (300) tekisliklari bilan indekslangan difraksiya cho‘qqilarini bildiradi va tuzilmani tetragonal perovskit panjarasi bilan bog‘laydi.

Qoplash tezligi o‘zgarganda aniq yangi cho‘qqi yoki cho‘qqi holatining siljishi kuzatilmagan. Tadqiqotchilar buni o‘rganilgan tezlik o‘zgarishlari panjara parametrlarini yoki faza tarkibini sezilarli darajada o‘zgartirmagan, deb talqin qilgan. Kichik cho‘qqi intensivligi farqlari esa plyonka qalinligi va afzal kristall yo‘nalishi bilan bog‘langan.

Manba 7-rasmda MACl saqlamaydigan referens namuna CS=6 cm/daq deb belgilangan va MACl saqlovchi 3–7 cm/daq namunalari bilan taqqoslangan. XRD naqshlari MACl qo‘shilishi perovskit tuzilmasini saqlagan holda kristallanish qo‘shimchasi sifatida ishlashi mumkinligi haqidagi talqinni qo‘llab-quvvatlaydi.

“Faza tozaligi saqlandi” iborasi qanchalik kuchli?

Manba o‘rganilgan XRD o‘lchov sharoitlarida aniqlanadigan ikkilamchi faza cho‘qqilari topilmaganini bildiradi. Bu natija “materialda atom miqyosida hech qanday nuqson yoki begona tuzilma yo‘q” degani emas. XRD ning aniqlash chegarasi, kristall fazalar miqdori va kristallanish darajasi kabi omillar mavjud. Shuning uchun manba natijasining to‘g‘ri ifodasi — o‘rganilgan naqshlarda aniqlanadigan ikkilamchi kristall faza kuzatilmaganidir.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

1. Ishlatilgan asosiy materiallar

Egiluvchan taglik sifatida indiy-qalay oksidi bilan qoplangan polietilen tereftalat (PET/ITO) ishlatilgan. PET/ITO tagligining qalinligi 125 µm va qatlam qarshiligi 45 Ω/kvadrat deb berilgan.

Elektron tashuvchi qatlam uchun suvda %15 massa ulushidagi SnO₂ nanozarrachalar kolloid dispersiyasi ishlatilgan. Perovskit prekursorida PbI₂, PbBr₂, FAI, MABr, MAI va CsI mavjud bo‘lgan. Kristallanish qo‘shimchasi MACl. Teshik tashuvchi qatlam Spiro-OMeTAD asosida; qo‘shimchalar sifatida 4-tert-butilpiridin va Li-TFSI ishlatilgan. Yuqori kontakt MoO₃ va Al dan tashkil topgan.

Materiallar ro‘yxatida N-metil-2-pirolidon (NMP) ham mavjud. Biroq tadqiqotning batafsil perovskit siyohini tayyorlash bo‘limida asosiy eritma suvsiz DMSO bilan tayyorlangani ko‘rsatiladi, natijalar bo‘limlarida esa alohida NMP asosli tajriba seriyasi xabar qilinmagan. Shu sababli NMP ning natijalarga mustaqil ta’sirini ushbu maqoladan chiqarib bo‘lmaydi.

2. Perovskit siyohini tayyorlash

PbI₂, PbBr₂, FAI, MABr, MAI va CsI stexiometrik miqdorlarda suvsiz DMSO ichida eritilib, 1,4 M konsentratsiyada Cs_0.175FA_0.75MA_0.075Pb(I_0.88Br_0.12)₃ maqsadli tarkibli siyoh tayyorlangan.

MACl seriyasida asosiy eritmaga %5 mol MACl qo‘shilgan. Ishlatishdan oldin eritmalar 0,45 µm gidrofob filtrdan o‘tkazilgan.

3. PET/ITO tagligini tayyorlash

Egiluvchan PET/ITO tagliklar ketma-ket yuvish vositasi saqlovchi deionizatsiyalangan suv, deionizatsiyalangan suv, atseton va izopropanolda ultratovush yordamida tozalangan. Har bir tozalash bosqichi 10 daqiqa davom etgan.

Tozalashdan so‘ng tagliklar azot oqimida quritilgan va sirtning ho‘llanish qobiliyatini oshirish maqsadida 15 daqiqa UV-ozon bilan ishlov berilgan.

4. SnO₂ elektron tashuvchi qatlam

Tijoriy SnO₂ nanozarracha dispersiyasi deionizatsiyalangan suv bilan hajm bo‘yicha 1:3 nisbatda suyultirilgan. SnO₂ qatlami:

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

sharoitlarda bosilgan. So‘ng 130 °C da 30 daqiqa tavlangan va ikkinchi marta 30 daqiqa UV-ozon bilan ishlov berilgan.

5. Perovskit qatlamini bosish

Perovskit plyonka yangi tayyorlangan SnO₂ elektron tashuvchi qatlam ustiga VectorSC yoki NanoRoll slot-die tizimlari yordamida bosilgan. Usul matnida perovskit bosmasi uchun berilgan o‘zgaruvchi oraliqlari:

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

ko‘rinishidadir. Bosmadan darhol keyin namunalar 100 °C da 10 daqiqa tavlangan. Manba 1-rasmda ayrim dastlabki optimallashtirish namunalari uchun 140 °C yozilgani sababli usul xatboshisi bilan rasm yorliqlari orasida harorat chegarasi farqi mavjud.

6. Spiro-OMeTAD teshik tashuvchi qatlam

HTL prekursor 1 mL xlorbenzolda 45 mg Spiro-OMeTAD, 28,8 µL 4-tBP va atsetonitrilda 520 mg/mL konsentratsiyada tayyorlangan Li-TFSI eritmasidan 17,5 µL ishlatib tayyorlangan. Aralashma bir soat aralashtirilgan.

Spiro-OMeTAD qatlami PR=150 µL/daq, CS=80 cm/daq va T_c=25 °C sharoitlarida slot-die usuli bilan bosilgan.

7. Atrof-muhit sharoitlari

Manba SnO₂, perovskit va Spiro-OMeTAD dan iborat uchta funksional qatlam atrof-muhit sharoitida bosilganini bildiradi. Bosma vaqtida atrof harorati 18–21 °C, nisbiy namlik %27–33 oralig‘ida ushlab turilgan. Qoplash oynasi CW barcha qoplash tajribalarida 0,1–0,2 mm oralig‘ida o‘zgartirilgan.

8. MoO₃/Al yuqori kontakt

Yuqori kontakt bosma bilan emas, termik bug‘latish orqali hosil qilingan. Angstrom Engineering tizimida bazaviy bosim 2×10⁻⁶ Torr deb berilgan.

MoO₃ uchun cho‘ktirish tezligi 0,5 Å/s va maqsadli qalinlik 35 nm; Al uchun cho‘ktirish tezligi 0,1 Å/s va maqsadli qalinlik 100 nm.

Bu tafsilot muhim: manba annotatsiyasida “fully printed flexible devices” iborasi bo‘lsa-da, usul bo‘limiga ko‘ra MoO₃/Al yuqori elektrod termik bug‘latish bilan tayyorlangan. Shu sababli qurilmaning barcha qatlamlari bosma yo‘li bilan yaratilgan, degan xulosa chiqarilmasligi kerak.

9. Xarakterizatsiya qurilmalari

AM 1.5G va 100 mW/cm² nimani anglatadi?

AM 1.5G quyosh elementlarini laboratoriyada taqqoslanadigan sharoitlarda o‘lchash uchun ishlatiladigan standartlashtirilgan yer sirtidagi quyosh spektri sharoitidir. Tadqiqotda quyosh simulyatori 100 mW/cm² nurlanish intensivligida ishlatilgan. Demak, xabar qilingan J–V va PCE qiymatlari shu nazorat qilinadigan laboratoriya yoritish sharoitiga tegishli.

J_SC, V_OC, FF va PCE Qanday Talqin Qilinishi Kerak?

J_SC qisqa tutashuv sharoitidagi tok zichligini, V_OC ochiq zanjir kuchlanishini, FF tok–kuchlanish egri chizig‘i foydalanish mumkin bo‘lgan maksimal quvvat ishlab chiqarishga qanchalik yaqinlashishini va PCE tushayotgan yorug‘lik quvvatining qaysi ulushi elektr quvvatiga aylanishini ifodalaydi; ushbu tadqiqotda MACl ning eng sezilarli ta’siri J_SC va PCE oshishida kuzatilgan.

Qisqa tutashuv toki zichligi J_SC

J_SC — element uchlari orasidagi kuchlanish nolga yaqin bo‘lganda olinadigan fototokning faol maydon birligiga to‘g‘ri keladigan qiymati bo‘lib, mA/cm² bilan berilgan. Yuqoriroq J_SC, o‘lchov sharoitlari bir xil bo‘lsa, element ko‘proq fotozaryad hosil qilib to‘play olishiga ishora qiladi.

Ochiq zanjir kuchlanishi V_OC

V_OC — elementdan sof tok olinmaydigan holatda uchlar orasida hosil bo‘ladigan eng yuqori fotokuchlanish. Manbada MACl qo‘shilgandan keyin V_OC taqsimoti nisbatan kam o‘zgargani, asosiy farq J_SC tomonida kuzatilgani bildiriladi.

To‘ldirish koeffitsiyenti FF

To‘ldirish koeffitsiyenti (fill factor, FF) — haqiqiy J–V egri chizig‘ining maksimal quvvat nuqtasini ideal to‘g‘ri to‘rtburchak bilan taqqoslaydigan o‘lchamsiz samaradorlik ko‘rsatkichidir. Manba FF tenglamasini ochiq yozmaydi; biroq ko‘rsatkich ma’nosini tushuntirish uchun ishlatiladigan standart fotovoltaik munosabat:

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

ko‘rinishidadir. V_MPP va J_MPP maksimal quvvat nuqtasidagi kuchlanish va tok zichligidir. FF oshgan sari elementning J–V egri chizig‘idan foydalanish mumkin bo‘lgan maksimal quvvat olish qobiliyati ortadi.

Quvvat aylanish samaradorligi PCE

Manba PCE tenglamasiga alohida tenglama raqami bermaydi. Fotovoltaik o‘lchovlardagi standart munosabat:

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

ko‘rinishidadir. FF formulada foiz emas, kasr sifatida ishlatiladi. P_in elementga tushayotgan optik quvvat zichligi bo‘lib, ushbu tadqiqotda 100 mW/cm².

Manbaning referens qurilma uchun bergan V_OC=1,074 V, J_SC=12,91 mA/cm² va FF=%58,0 qiymatlari ushbu standart munosabatga qo‘yilganda taxminan %8,04 PCE beradi. MACl qurilmasidagi V_OC=1,091 V, J_SC=15,01 mA/cm² va FF=%59,4 qiymatlari ham taxminan %9,72 PCE bilan mos keladi. Ushbu matematik tekshiruv yangi tajriba natijasi emas; manbada berilgan samaradorlik qiymatlarining o‘zaro muvofiqligini o‘quv maqsadida ko‘rsatadi.

Eng yaxshi teskari skan samaradorligini taqqoslash

Bu qiymatlar statistik taqsimotlarning o‘rtacha qiymatlari emas; matnda eng yaxshi samaradorlik ko‘rsatgan qurilmalarning teskari skan natijalari sifatida xabar qilingan.

Statistik qurilmalar guruhi

Manba referens va MACl saqlovchi sharoitlarning statistik tahlili har bir sharoit uchun 70 qurilma asosida amalga oshirilganini bildiradi. 8-rasmda V_OC, J_SC, FF va PCE taqsimotlari quti diagrammalari va alohida qurilma nuqtalari bilan ko‘rsatilgan.

Manba hech qanday p qiymati, ishonch oralig‘i yoki alohida ahamiyatlilik testini xabar qilmaydi. Shu sababli “MACl farqi statistik jihatdan p<0,05 darajasida ahamiyatli” kabi iborani ushbu tadqiqotga qo‘shib bo‘lmaydi. Manba taqsimotlar va samaradorlik tendensiyalarining vizual/statistik taqqoslanishini taqdim etadi.

J–V gisterezisi nima?

Manba ayni qurilmalar teskari skan (reverse scan, RS) va oldinga skan (forward scan, FS) yo‘nalishlarida o‘lchanganda J–V egri chiziqlari bir xil bo‘lmasligini ko‘rsatadi. Har ikki qurilma guruhida ham teskari skanda tok zichligi oldinga skanga qaraganda yuqoriroq topilgani skan yo‘nalishiga bog‘liq J–V gisterezisi sifatida talqin qilingan.

Shu sababli perovskit elementi samaradorligini faqat bitta skan yo‘nalishidagi “eng yuqori PCE” bilan baholash yetarli emas. Tadqiqot har ikki skan yo‘nalishini ham ko‘rsatgan va MACl saqlovchi qurilmalar har ikki yo‘nalishda ham yaxshiroq J–V xarakteristikasini namoyish etganini bildirgan.

MACl samaradorlikni nega oshirgan bo‘lishi mumkin?

Mualliflar samaradorlik oshishini yaxshiroq plyonka morfologiyasi, kamaygan morfologik nuqsonlar, yaxshilangan donalararo bog‘lanish va samaraliroq zaryad tashilishi/to‘planishi bilan bog‘laydi. Ayniqsa J_SC va FF dagi oshish PCE ko‘tarilishiga bevosita hissa qo‘shgani ta’kidlanadi.

Biroq tadqiqot mustaqil miqdoriy tuzoq zichligi, nuqson zichligi yoki tashuvchilar umrini o‘lchash natijasini xabar qilmaydi. Shu sababli “MACl nuqson zichligini shuncha miqdorga kamaytirdi” kabi miqdoriy da’vo qo‘llab-quvvatlanmaydi. Nuqsonlarning kamayishi — manba muhokamasining mikrostruktura va qurilma xulqidan kelib chiqqan mexanistik talqinidir.

V_OC nega asosiy o‘zgarish bo‘lmadi?

Manbada MACl qo‘shilgandan keyin V_OC taqsimoti nisbatan o‘zgarmagan holda qolganini bildiradi. Tadqiqotchilar buni qo‘shimcha qurilma qatlamlari orasidagi energiya moslashuvini sezilarli o‘zgartirmaganiga ishora qiluvchi topilma sifatida talqin qilgan.

Bunga qarshi, J_SC ham oldinga, ham teskari skanda ancha sezilarli oshgan. Shu sababli tadqiqotdagi samaradorlik yutug‘i asosan kuchlanish oshishidan emas, yuqoriroq tok to‘planishi va biroz yaxshiroq FF dan kelib chiqadi.

Tadqiqot yaratgan jarayon–tuzilma–xossa–samaradorlik zanjiri

Maqolaning asosiy ilmiy mantiqi to‘rt bosqichdan iborat:

1. Bosma oqim tezligi, qoplash tezligi va taglik harorati erituvchining chiqib ketishi va kristallanish kinetikasiga ta’sir qiladi.
2. Kristallanish sharoitlari plyonka qalinligi, donalararo bog‘lanish va sirt bir xilligini belgilaydi.
3. Plyonka tuzilmasi optik yutilish, zaryad tashilishi va rekombinatsiya xulqiga ta’sir qiladi.
4. Bu ta’sirlar J_SC, FF va natijada PCE kabi fotovoltaik samaradorlik ko‘rsatkichlarida aks etadi.

MACl ushbu zanjirning ayniqsa kristallanish va morfologiya bosqichida ishlatiladigan qo‘shimcha moddadir. Manbaning asosiy talqini ishlab chiqarish jarayonini nazorat qilish yakuniy qurilma samaradorligiga bevosita ta’sir qilishi mumkinligidir.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

Tadqiqot DMSO asosli aralash kationli/aralash galogenidli perovskit siyohi slot-die usuli bilan tekis plyonkalar hosil qila olishini; tanlangan sharoitlarda taxminan 300–400 nm qalinlikdagi zich plyonkalar olinganini va %5 mol MACl plyonka morfologiyasi hamda qurilma samaradorligini yaxshilaganini qo‘llab-quvvatlaydi.

XRD natijalari MACl ni o‘rganilgan qoplash tezliklarida asosiy tetragonal perovskit kristall tuzilmasini o‘zgartirmasdan ishlatish mumkinligini; fotovoltaik natijalar esa MACl saqlovchi qurilmalarda ayniqsa J_SC, FF va PCE yaxshilanganini ko‘rsatadi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

Tadqiqot ishlab chiqilgan qurilmalar yillar davomida barqaror qolishini ko‘rsatmaydi. Uzoq muddatli yorug‘lik, harorat, namlik va ish barqarorligi tajribalari ushbu maqolaning asosiy ma’lumotlar to‘plamida yo‘q.

Tadqiqot usul sanoat roll-to-roll ishlab chiqarish liniyasida ayni samaradorlik bilan ishlashini isbotlamaydi. Mualliflar miqyoslashtirish tadqiqotlari alohida zarurligini ochiq qayd etadi.

Tadqiqot barcha perovskit tarkiblarida %5 mol MACl optimal ekanini ko‘rsatmaydi.

Tadqiqot barcha element qatlamlari bosma yo‘li bilan ishlab chiqarilganini uslubiy jihatdan ko‘rsatmaydi; MoO₃/Al yuqori elektrod termik bug‘latish bilan tayyorlangan.

Tadqiqot MACl ning nuqson zichligini bevosita miqdoriy nuqson spektroskopiyasi bilan o‘lchamagan; nuqsonlarning kamayishi manba muhokamasining samaradorlik va morfologiyaga asoslangan talqinidir.

Tadqiqot ushbu tajriba seriyasida perovskit qurilmalarning tijoriy mahsulot ishonchliligini yoki mexanik egilish xizmat muddatini tasdiqlamaydi.

Tadqiqotning o‘zi ko‘rsatgan kelajakdagi tadqiqot ehtiyojlari

Mualliflar cho‘ktirish jarayonini yanada yaxshilash, uzoq muddatli plyonka barqarorligini o‘rganish, turli ekologik va ish sharoitlaridagi samaradorlikni baholash, ishlab chiqarish miqyosini kattalashtirish va plyonkalarni to‘liq qurilma tuzilmalari bilan integratsiyalashni yanada chuqur tadqiqotlar orqali o‘rganish zarur deb hisoblaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

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

Mualliflar: Yerassyl Yerlanuly; Askhat Jumabekov.

Mas’ul muallif: Yerassyl Yerlanuly.

Mas’ul muallif e-pochta manzili: yerassyl.yerlanuly@nu.edu.kz

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

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

Jurnal: Eurasian Chemico-Technological Journal.

Jild / son: 28 / 2.

Sahifalar: 171–179.

Yil: 2026.

DOI: 10.18321/ectj1692.

Maqola jarayoni sanalari: Qabul qilindi: 13 fevral 2026; qayta ko‘rib chiqilgan versiya olindi: 26 aprel 2026; qabul qilindi: 10 iyun 2026. PDF da alohida onlayn nashr kuni ko‘rsatilmagan.

Nashriyot ma’lumoti: PDF maqola al-Farabi Kazakh National University tomonidan nashr etilganini bildiradi; Eurasian Chemico-Technological Journal ayni paytda Institute of Combustion Problems jurnali sifatida ham ta’riflanadi.

Manba turi: Eksperimental yupqa plyonka material ishlab chiqarish, jarayonni optimallashtirish va egiluvchan fotovoltaik qurilma xarakterizatsiyasini o‘z ichiga olgan original tadqiqot maqolasi.

Ekspert baholash holati: Nazarbayev University tadqiqot qaydi ishni ekspert baholashidan o‘tgan jurnal maqolasi sifatida tasniflaydi.

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

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

Manfaatlar to‘qnashuvi: Ko‘rib chiqilgan to‘qqiz sahifalik PDF da alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti bo‘limi aniqlanmagan; shu sababli manfaatlar to‘qnashuvi holati haqida manbadan tashqari taxmin qilinmagan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Ko‘rib chiqilgan PDF da alohida “Data Availability” bayonoti aniqlanmagan.

Muallif hissalari: Ko‘rib chiqilgan PDF da alohida CRediT/muallif hissalari bo‘limi mavjud emas; teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti ham ko‘rinmaydi.

Asosiy tajriba muhiti: Bosma ishlari 18–21 °C atrof harorati va %27–33 nisbiy namlikda amalga oshirilgan.

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

Asosiy qo‘shimcha: %5 mol MACl.

Asosiy plyonka qalinligi: Optimallashtirilgan plyonkalarda taxminan 300–400 nm.

Optik taqiqlangan zona kengligi: Manbada taxminan 1,55 eV.

Eng yaxshi teskari skan PCE: Referens %8,04; MACl saqlovchi qurilma %9,72.

Statistik qamrov: Manba har bir qurilma sharoiti uchun 70 qurilma asosida statistik baholash o‘tkazilganini bildiradi; biroq p qiymati yoki alohida gipoteza testi xabar qilinmagan.

Manba ichidagi parametr izohi: Usul matnida perovskit bosma harorati 25–130 °C deb berilgan bo‘lsa, manba 1-rasmda 3–8-namunalar uchun 140 °C ko‘rsatilgan. Xuddi shuningdek, usul matni CS=5–12 cm/daq oralig‘ini bergan bo‘lsa, MACl SEM/XRD seriyasida 3 va 4 cm/daq sharoitlari ham mavjud. Bu farqlar tuzatilmasdan va yashirilmasdan yetkazilgan.

Terminologiya izohi: Manba annotatsiyasida “fully printed flexible devices” iborasi bo‘lishiga qaramay, usul bo‘limiga ko‘ra MoO₃/Al yuqori kontakt termik bug‘latish bilan tayyorlangan. Shu sababli Verianla bayoni uchta funksional qatlam slot-die bilan bosilganini, metall yuqori kontakt esa bug‘latilganini aniq ajratib ko‘rsatadi.

Erituvchi izohi: Materiallar ro‘yxatida NMP bo‘lishiga qaramay, batafsil perovskit siyohi va natija seriyalari DMSO asosida; ko‘rib chiqilgan maqolada NMP ga xos alohida samaradorlik seriyasi taqdim etilmagani sababli NMP ta’siri haqida xulosa chiqarilmagan.