Çözelti esaslı yöntemler kullanılarak Cs2AgBiBr6 esaslı perovskit güneş hücrelerinin atmosfer koşullarında üretimi

Bu çalışmada, toksisite ve kararlılık açısından organik-inorganik Pb esaslı perovskit bileşiklere alternatif malzemelerden biri olarak kabul edilen tamamen inorganik ve Pb içermeyen Cs2AgBiBr6 halojen perovskit bileşiğinin atmosfer koşullarında üretimi optimize edilmiştir. Doğrudan tavlama, vakumda kurutma ve gaz ile kurutma olmak üzere üç farklı yaklaşım kullanılarak döndürmeli kaplama yöntemi ile üretilen bu filmlerde, sadece gaz ile kurutma kullanılarak sürekli film morfolojisi elde edilebilmiştir. Bu yöntemde gaz akış hızının çözücü buharlaşma hızı ve buna bağlı olarak perovskit filmin kristalinite, morfoloji ve optik özelliklerini etkilediği tespit edilmiştir. Gaz akış hızının 18 L/dk'dan 6 L/dk'ya azalması ile ortalama tane boyutu 150 nm'den 185 nm'ye çıkmıştır. Gaz akış hızının azaltılmasına bağlı olarak çözücünün daha yavaş uzaklaştırılması daha az çekirdek oluşmasını ve oluşan kristallerin daha dengeli ve yavaş birleşmesini sağlamıştır. Bu da daha iyi kristallenmiş perovskit tanelerinin oluşmasını kolaylaştırmıştır. Üretilen bu filmler FTO/k-TiO2/m-TiO2/perovskit/karbon konfigürasyonunda perovskit güneş hücrelerinde soğurucu olarak kullanılmıştır. En iyi performans gösteren hücre ile açık devre gerilimi (Voc): 1,04 V, kısa devre akım yoğunluğu (Jsc): 2,11 mA/cm2, dolum faktörü (FF): %67,4 ve verim değeri %1,47 elde edilmiştir. Bu hücrelerin oda sıcaklığı raf ömrü kararlılık deneyinde 840 saat sonunda ilk verimde herhangi bir azalma olmamıştır. Buna ek olarak, 65 °C sıcaklıkta yapılan kararlılık çalışmasında, 840 saat sonunda ilk verimin % 66'sını koruyabildiği görülmüştür. Yapılan bu çalışma sonucu, üretilen Cs2AgBiBr6 esaslı hücrelerin verim değerlerinin organik-inorganik esaslı geleneksel perovskit güneş hücrelerine kıyasla düşük olmasına rağmen, atmosfer koşullarında çok daha kararlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca gaz kurutma yönteminin atmosfer koşullarında tamamen inorganik perovskit güneş hücrelerinin geliştirilmesine yönelik en ideal yöntemlerden bir tanesi olduğu sonucuna varılmıştır.