Trockenes Filmprozessieren hybrider Perowskite mit maßgeschneiderten optoelektronischen Eigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Optoelektronische Bauteile basierend auf hybriden Perowskiten als aktives Halbleitermaterial erlebten innerhalb der letzten Jahre eine rasante Entwicklung. Trotz intensiver Forschungsanstrengungen konnte sich aber noch keine einfach hochskalierbare Herstellungsmethode für hybride Perowskite etablieren, die ein hohes Maß an Kontrolle über die Schichteigenschaften bietet. Dies begründet sich durch die hohe Komplexität der aktuell verbreiteten Herstellungsweisen, bei denen Materialsynthese und Schichtbildung untrennbar miteinander verbunden sind. In diesem Projekt sollte daher verstanden werden, wie durch trockene Prozessmethoden die resultierenden optoelektronischen Eigenschaften von Perowskiten kontrolliert werden können. Das gesetzte Ziel, durch Verständnis und Kontrolle der trockenen Prozessierung maßgeschneiderte Materialien und Filme für verschiedene mögliche Anwendungen herstellen zu können, wurde erreicht. Wir konnten Pulver hybrider Perowskite durch ein Kugelmühlenverfahren herstellen und durch Trockensprühverfahren in Kombination mit einer nachfolgenden Druckbehandlung dünne und dicke Schichten für verschiedene Anwendungen herstellen. Durch die Verarbeitung der Pulver mithilfe des Trockensprühverfahrens wurden haftende Dünnschichten hergestellt werden, während die Druckbehandlung Oberflächenrauigkeiten von nur wenigen Nanometern sicherstellte. Dieses Prozessverfahren bietet auch das Potential für ein einfaches Hochskalieren ohne die Verwendung von Lösemitteln und stellt eine für diese Materialklasse neuartige Herstellungsroute von Perowskitfilmen dar, welche eine gegenüber den bestehenden Ansätzen erhöhte gesamtheitliche Prozesskontrolle bietet. Die Abhängigkeit der elektronischen Eigenschaften dieser Halbleiter von den Prozessparametern und der resultierenden Filmmorphologie wurde durch optische, elektrische und strukturelle Studien herausgearbeitet. Durch die gewonnenen Erkenntnisse gelang es, zum erstem Mal mit hybriden Perowskiten trocken prozessierte Solarzellen herzustellen, für die die Perowskitsynthese und der Solarzellenbau separat von einander ablaufen und daher je für sich optimiert werden können. Ansätze zur weiteren Entwicklung des Potentials dieser aufskalierbaren Verfahren wurden herausgearbeitet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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How the ionic liquid BMIMBF4 influences the formation and optoelectronic properties of MAPbI3 thin films. Journal of Materials Chemistry A, 10(35), 18038-18049.
Biberger, Simon; Schötz, Konstantin; Ramming, Philipp; Leupold, Nico; Moos, Ralf; Köhler, Anna; Grüninger, Helen & Panzer, Fabian
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First of Their Kind: Solar Cells with a Dry‐Processed Perovskite Absorber Layer via Powder Aerosol Deposition and Hot‐Pressing. Solar RRL, 7(16).
Biberger, Simon; Leupold, Nico; Witt, Christina; Greve, Christopher; Markus, Paul; Ramming, Philipp; Lukas, Daniel; Schötz, Konstantin; Kahle, Frank-Julian; Zhu, Chenhui; Papastavrou, Georg; Köhler, Anna; Herzig, Eva M.; Moos, Ralf & Panzer, Fabian
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How Methylammonium Iodide Reactant Size Affects Morphology and Defect Properties of Mechanochemically Synthesized MAPbI3 Powder. European Journal of Inorganic Chemistry, 26(8).
Leupold, Nico; Ramming, Philipp; Bauer, Irene; Witt, Christina; Jungklaus, Jennifer; Moos, Ralf; Grüninger, Helen & Panzer, Fabian
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Orientation and Grain Size in MAPbI3 Thin Films: Influence on Phase Transition, Disorder, and Defects. The Journal of Physical Chemistry C, 127(22), 10563-10573.
Witt, Christina; Schötz, Konstantin; Kuhn, Meike; Leupold, Nico; Biberger, Simon; Ramming, Philipp; Kahle, Frank-Julian; Köhler, Anna; Moos, Ralf; Herzig, Eva M. & Panzer, Fabian
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Reactive spin coating based on real-time in situ feedback for improved control of perovskite thin film fabrication. Journal of Materials Chemistry C, 12(18), 6415-6422.
Biberger, Simon; Spies, Maximilian; Schötz, Konstantin; Kahle, Frank-Julian; Leupold, Nico; Moos, Ralf; Grüninger, Helen; Köhler, Anna & Panzer, Fabian
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Understanding Method-Dependent Differences in Urbach Energies in Halide Perovskites. The Journal of Physical Chemistry C, 128(15), 6336-6345.
Witt, Christina; Schötz, Konstantin; Köhler, Anna & Panzer, Fabian
