Preparation and characterization of Methylammonium lead halide perovskite quantum dots for photovoltaic technology

การเตรียมและการหาลักษณะเฉพาะของเพอรอฟสไกต์ควอนตัมดอทเมทิลแอมโมเนียมลีดฮาไลด์สำหรับเทคโนโลยีโฟโตโวลทาอิก

Name: Pattanasak Tipparak

LCSH: Metal halides

LCSH: Solar cells

LCSH: Quantum dots

Abstract: Metal-halide perovskites are emerging as highly promising materials for renewable energy solar cells. However, their commercialization faces a significant challenge due to limited stability. Both efficiency and device stability are strongly influenced by the interface between the perovskite film and the charge transport layers. In this work, we introduce CH3NH3PbI3 (MAPbI3) halide quantum dots (QDs), synthesized via a cost-effective ligand-assisted technique at room temperature, into the interface between the perovskite layer and Spiro-OMeTAD layer. The interactions are activated through annealing. The thickness of the MAPbI3 QD films was controlled by optimizing the spin-coating speed. Devices fabricated at a spin-coating speed of 4000 rpm exhibited enhanced performance, achieving a fill factor (FF) of 72.58%, a short-circuit current density (Jsc) of 20.65 mA/cm2, an open-circuit voltage (V oc) of 1.08 V, and a power conversion efficiency (PCE) of 16.11%. This enhancement is attributed to more efficient hole extraction. Moreover, ions from the QDs passivate defects, while the hydrophobic QDs ligands self-assemble on the surface and at grain boundaries, effectively reducing defect density and enhancing stability.

Abstract: เมทัลฮาไลด์เพอรอฟสไกต์กำลังได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะวัสดุที่มีศักยภาพสูงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์พลังงานหมุนเวียน อย่างไรก็ตาม การพัฒนาในเชิงพาณิชย์ยังคงเผชิญกับความท้าทายสำคัญเนื่องจากเสถียรภาพที่จำกัด ทั้งประสิทธิภาพและเสถียรภาพของอุปกรณ์ได้รับผลกระทบอย่างมากจากอินเตอร์เฟสระหว่างฟิล์มเพอรอฟสไกต์กับชั้นนำส่งประจุ ในงานวิจัยนี้ เราได้นำควอนตัมดอทของสารเมทิลแอมโมเนียมไอโอดาย (MAPbI₃) ซึ่งเป็นฮาไลด์ควอนตัมดอท (QDs) ที่สังเคราะห์ด้วยเทคนิคที่ประหยัดและใช้สารลิแกนด์ช่วย (ligand-assisted) เตรียมขึ้นที่อุณหภูมิห้อง มาใช้เป็นชั้นต่อประสารระหว่างชั้นเพอรอฟสไกต์และชั้นนำส่งโฮล (Spiro-OMeTAD) โดยมีการกระตุ้นปฏิกิริยาระหว่างกันผ่านกระบวนการอบอ่อนให้ความร้อน (annealing) ความหนาของฟิล์มเพอรอฟสไกต์ควอนตัมดอทเมทิลแอมโมเนียมไอโอดาย (MAPbI₃ QDs) ถูกควบคุมด้วยการปรับความเร็วในการหมุนเหวี่ยง อุปกรณ์ที่ผลิตด้วยความเร็วในการหมุนเหวี่ยงที่ 4000 รอบ แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น โดยมีค่าฟิลแฟคเตอร์ (FF) ที่ 72.58%, ค่าความหนาแน่นกระแสลัดวงจร (Jsc) ที่ 20.65 mA/cm², ค่าศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิด (V oc) ที่ 1.08 V และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า (PCE) ที่ 16.11% การเพิ่มขึ้นนี้เกิดจากการสกัดโฮล (hole extraction) ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ ไอออนจากควอนตัมดอท ยังช่วยต่อผสานข้อบกพร่องของโครงสร้างชั้นฟิล์มเพอรอฟไกต์ดั้งเดิม ขณะที่ลิแกนด์ของควอนตัมดอท ซึ่งมีสมบัติไม่ชอบน้ำ จะจัดเรียงตัวเองบนพื้นผิวและที่ขอบเกรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดความหนาแน่นของข้อบกพร่องและเพิ่มเสถียรภาพของอุปกรณ์

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Duangmanee Wongratanaphisan

Role: Advisor

Name: Pipat Ruankham

Role: Advisor

Name: Atcharawon Gardchareon

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2025-09-16

Issued: 2025-09-16

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Nanoscience and Nanotechnology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	640555928.pdf	710.78 KB

ใช้เวลา

0.030213 วินาที