डोपिंग और सॉल्वेंट इंजीनियरिंग द्वारा हैलाइड पेरोव्स्काइट पतली फिल्म की स्थिरता में वृद्धि: एक प्रारंभिक अध्ययन
DOI:
https://doi.org/10.66346/ev.v4i1.2026.3Keywords:
- अकार्बनिक पेरोव्स्काइट; विरोधी-विलायक अभियांत्रिकी; बहु-चरण जमाव; फेज़ स्थिरता; कम-सीसा दृष्टिकोण; सौर ऊर्जा क्षमता
Abstract
बढ़ती बिजली की मांग को पूरा करने के लिए पेरोव्स्काइट सौर सेल (PSCs) एक उच्च-कार्यक्षमता और कम लागत वाला सौर विकल्प प्रस्तुत करते हैं, परंतु फेज़ -अस्थिरता और सीसे (Pb) का विषैलापन इनके बड़े पैमाने पर उपयोग को सीमित करता है। इस अध्ययन में बैंडगैप को संतुलित करने और वातावरणीय स्थिरता बढ़ाने के लिए सीज़ियम-आधारित पूर्ण-अकार्बनिक मिश्रित-हैलाइड पेरोव्स्काइट्स (CsPbI₂Br) का अन्वेषण किया गया है। विषैलेपन और संरचनात्मक दोषों को कम करने के लिए, कम विषैले तत्वों के मिश्रण (डोपिंग) द्वारा आंशिक प्रतिस्थापन रणनीति अपनाई गई। क्रिस्टलीकरण को नियंत्रित करने के लिए विरोधी-विलायक अभियांत्रिकी के साथ एक बहु-चरण जमाव तकनीक का परीक्षण किया गया। विशेष रूप से, विरोधी-विलायक के रूप में इथेनॉल का उपयोग करके बहु-चरण विधि द्वारा निर्मित 1% Cd-मिश्रित CsPbI₂Br परतों ने वांछित प्रकाश-सक्रिय काले घनीय (α) फेज़ को सफलतापूर्वक स्थिर किया। 'यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी' ने 595 नैनोमीटर पर एक तीव्र अवशोषक बिंदु की पुष्टि की। इस इथेनॉल-उपचारित परत ने सामान्य वातावरण में 19 घंटे के स्थायित्व का उत्कृष्ट प्रदर्शन किया, जो केवल 20 मिनट में खराब होने वाली टोल्यूनि-उपचारित परतों से काफी बेहतर है। यह इथेनॉल-सहायता प्राप्त बहु-चरण प्रक्रिया को उच्च प्रदर्शन वाले सौर सेलों के लिए एक मजबूत रणनीति के रूप में स्थापित करता है।
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References
1-Thirugnanasambandam, M., Iniyan, S. and Goic, R., 2010. A review of solar thermal technologies. Renewable and sustainable energy reviews, 14(1), pp.312-322. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.07.014
2- Singh, N., Shukla, R.K. and Srivastava, A., 2026. A review on recent lead-based and lead-lean doped single-and double-perovskite solar cells for efficient, stable, and green photovoltaics. Next Energy, 12, p.100694. https://doi.org/10.1016/j.nxener.2026.100694]
3- Seyisi, T., Fouda-Mbanga, B.G., Mnyango, J.I., Nthwane, Y.B., Nyoni, B., Mhlanga, S., Hlangothi, S.P. and Tywabi-Ngeva, Z., 2025. Major challenges for commercialization of perovskite solar cells: A critical review. Energy Reports, 13, pp.1400-1415. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2025.01.019
4- Shah, A.U.I. and Meyer, E.L., 2025. Perovskite-based solar cells in photovoltaics for commercial scalability: Current progress, challenges, mitigations and future prospectus. Solar Energy, 286, p.113172. 10.1016/j.solener.2024.113172
5- Xu, S., Yang, L., Zhang, X., Wang, L., & Sun, W. (2024). Research Progress of Cs-Based All-Inorganic Perovskite Solar Cells. Energies, 17(11), 2671. https://doi.org/10.3390/en17112671
6- Mariotti, S., Hutter, O.S., Phillips, L.J., Yates, P.J., Kundu, B. and Durose, K., 2018. Stability and performance of CsPbI2Br thin films and solar cell devices. ACS applied materials & interfaces, 10(4), pp.3750-3760. https://doi.org/10.1021/acsami.7b14039
7- Sun, F., Hou, T., Xie, K., Zhu, X., Yang, D. and Liu, X., 2025. Advancements and strategies in CsPbI2Br perovskite solar cells for enhanced efficiency and stability. Nanomaterials, 15(7), p.483. https://doi.org/10.3390/nano15070483
8- Zheng, K., Ge, J., Liu, C., Lou, Q., Chen, X., Meng, Y., Yin, X., Bu, S., Liu, C. and Ge, Z., 2021. Improved phase stability of CsPbI2Br perovskite by released microstrain toward highly efficient and stable solar cells. InfoMat, 3(12), pp.1431-1444. https://doi.org/10.1002/inf2.12246
9- Chen, Y., Shi, T., Liu, P., Xie, W., Chen, K., Xu, X., Shui, L., Shang, C., Chen, Z., Yip, H.L. and Zhou, G., 2019. The distinctive phase stability and defect physics in CsPbI2Br perovskite. Journal of Materials Chemistry A, 7(35), pp.20201-20207. https://doi.org/10.1039/c9ta04839a
10- Atourki, L., Bernabé, M., Makha, M., Bouabid, K., Regragui, M., Ihlal, A., Abd-Lefdil, M. and Mollar, M., 2021. Effect of doping on the phase stability and photophysical properties of CsPbI2Br perovskite thin films. RSC advances, 11(3), pp.1440-1449. https://doi.org/10.1039/d0ra08912e
11- Min, G., Westbrook, R.J., Jiang, M., Taddei, M., Li, A., Webb, T., Sathasivam, S., Azaden, A., Palgrave, R.G., Ginger, D.S. and Macdonald, T.J., 2025. The effect of antisolvent treatment on the growth of 2D/3D tin perovskite films for solar cells. ACS Energy Letters, 10(1), pp.254-262. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c02745
12- Liu, Z., Chen, M., Wan, L., Liu, Y., Wang, Y., Gan, Y., Guo, Z., Eder, D. and Wang, S., 2019. Anti-solvent spin-coating for improving morphology of lead-free (CH3NH3) 3Bi2I9 perovskite films. SN Applied Sciences, 1(7), p.706. https://doi.org/10.1007/s42452-019-0727-6
13- Nur-E-Alam, M., Islam, M.A., Kar, Y.B., Kiong, T.S., Misran, H., Khandaker, M.U., Fouad, Y., Soudagar, M.E.M. and Cuce, E., 2024. Anti-solvent materials enhanced structural and optical properties on ambiently fabricated perovskite thin films. Scientific Reports, 14(1), p.19995. https://doi.org/10.1038/s41598-024-70344-3
14- Zhu, M., Qin, L., Xia, Y., Liang, J., Wang, Y., Hong, D., Tian, Y., Tie, Z. and Jin, Z., 2024. Antimony doped CsPbI2Br for high-stability all-inorganic perovskite solar cells. Nano Research, 17(3), pp.1508-1515. https://doi.org/10.1007/s12274-023-5981-7
15- Atourki, L., Bernabé, M., Makha, M., Bouabid, K., Regragui, M., Ihlal, A., Abd-Lefdil, M. and Mollar, M., 2021. Effect of doping on the phase stability and photophysical properties of CsPbI2Br perovskite thin films. RSC advances, 11(3), pp.1440-1449. https://doi.org/10.1039/d0ra08912e
16- Mali, S.S., Patil, J.V., Shinde, P.S., de Miguel, G. and Hong, C.K., 2021. Fully air-processed dynamic hot-air-assisted M: CsPbI2Br (M: Eu2+, In3+) for stable inorganic perovskite solar cells. Matter, 4(2), pp.635-653. DOI: 10.1016/j.matt.2020.11.008
17- Ivan S. Zhidkov, Marina I. Ustinova, Maxim F. Gerasimov, Andrey I. Kukharenko, Maxim N. Sarychev, Sergey V. Nikiforov, Seif O. Cholakh, Lyubov A. Frolova, Ernst Z. Kurmaev, Pavel A. Troshin, Self-doping and radiation stability in partial Ge substituted lead halide perovskites, Journal of Alloys and Compounds, Volume 1050, 2026, 185762, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.185762
