KIT | KIT-Bibliothek | Impressum | Datenschutz

Modeling and Fundamental Dynamics of Vacuum, Gas, and Antisolvent Quenching for Scalable Perovskite Processes

Ternes, Simon 1,2; Laufer, Felix 1; Paetzold, Ulrich W. ORCID iD icon 1,2
1 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Hybrid perovskite photovoltaics (PVs) promise cost-effective fabrication withlarge-scale solution-based manufacturing processes as well as high powerconversion efficiencies. Almost all of today’s high-performancesolution-processed perovskite absorber films rely on so-called quenchingtechniques that rapidly increase supersaturation to induce a promptcrystallization. However, to date, there are no metrics for comparing resultsobtained with different quenching methods. In response, the first quantitativemodeling framework for gas quenching, anti-solvent quenching, and vacuumquenching is developed herein. Based on dynamic thickness measurementsin a vacuum chamber, previous works on drying dynamics, and commonlyknown material properties, a detailed analysis of mass transfer dynamics isperformed for each quenching technique. The derived models are deliveredalong with an open-source software framework that is modular and extensible.Thereby, a deep understanding of the impact of each process parameter onmass transfer dynamics is provided. Moreover, the supersaturation rate atcritical concentration is proposed as a decisive benchmark of quenchingeffectiveness, yielding≈103−101s1for vacuum quenching,≈105−103s1 for static gas quenching,≈102−100s1for dynamic gas quenchingand≈102s1for antisolvent quenching. ... mehr

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 04.2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2198-3844
KITopen-ID: 1000168634
HGF-Programm 38.01.04 (POF IV, LK 01) Modules, Stability, Performance and Specific Applications
Erschienen in Advanced Science
Verlag Wiley Open Access
Band 11
Heft 14
Seiten Art.-Nr.: 2308901
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 02.02.2024
Nachgewiesen in Scopus
OpenAlex
Dimensions
Web of Science
Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 – Bezahlbare und saubere Energie

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000168634
Veröffentlicht am 27.02.2024
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/advs.202308901
Scopus
Zitationen: 3
Web of Science
Zitationen: 3
Dimensions
Zitationen: 5
Seitenaufrufe: 103
seit 27.02.2024
Downloads: 48
seit 14.03.2024
Cover der Publikation
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
KITopen Landing Page