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          探知電池材料的組成分布變化?非接觸式亞微米O-PTIR光譜成像技術強助力!

          教育裝備采購網 2020-06-17 15:54 圍觀862次

            低能量邊緣光致發光的研究對提高Ruddlesden-Popper鈣鈦礦太陽能電池效率有著十分重要的影響和意義。然而對其機制的研究卻一直面臨著巨大挑戰:(1)材料的結構難以確定;(2)理論模型與觀測結果始終不一致。因此,尋找可靠、有效的表征手段對于揭示相關機制有著至關重要的意義。

            紅外光譜對于有機物的變化十分敏感,在有效探知電池材料的分布變化方面具有天然的優勢。近期,Photothermal Spectroscopy Corp公司研發推出的新一代的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage在此研究中脫穎而出,該技術采用激光探針,能夠對樣品的表面實行非接觸式光熱紅外探測,具備亞微米的空間分辨率并且無邊緣散射問題。

            近日,電子科技大學王志明教授課題組與Photothermal Spectroscopy Corp公司合作,使用新一代的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage研究MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板邊緣的分布情況。在此項研究中,所測試的(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之間缺少BA,使其紅外光譜有顯著差異;同時無論是BA缺陷,還是BA對MA的比例都已有使用FTIR光譜研究的報道,因此具備良好的實驗基礎。進一步使用O-PTIR技術進行非接觸式探測,有效避免了樣品高度,探針污染所帶來的問題,使得結果更加。

            通過使用mIRage的測量(圖1),能夠觀測到隨著BA含量的降低,~1580 cm-1處的峰相對強度減小,峰值伴隨著向1585 cm-1的峰值偏移。這主要是由于(BA)2(MA)2Pb3Br10在1580 cm-1附近有兩個涉及NH3振動的紅外吸收帶:分別為1575 cm-1處(BA+)和1585 cm-1處(MA+)。當BA含量降低時,1575 cm-1處的帶強度降低,導致峰值強度在約1580 cm-1處降低,并伴隨向1585 cm-1偏移。在測試中觀測到的另外一個現象為~1480 cm-1與~1580 cm-1的相對強度比增大,這是由于1478 cm-1的振動(CH3振動)僅與MA+相關,因此~1480 cm-1的強度沒有變化,而1580 cm-1卻由于BA含量降低而降低,導致比值的降低。上述結果清晰地顯示了MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板邊緣的組成分布情況。由此可見,mIRage 的O-PTIR技術在電池低能量邊緣光致發光的研究中有十分理想的效果,具應用前景。

          探知電池材料的組成分布變化?非接觸式亞微米O-PTIR光譜成像技術強助力!

          圖1. O-PTIR觀測邊緣的MAPbBr3的紅外光譜信息。(a)(BA)2(MA)n-1bnbr3n+1(n = 1,2,3,∞)鈣鈦礦的紅外光譜。(b-c)(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3的中MA+分子在1480 cm-1 (b)和BA+分子 1580 cm-1(c)的圖譜;(d) (BA)2(MA)2Pb3Br10的PL圖像。(e)在(d)中所示的中心區域和邊緣的紅外光譜圖

            參考文獻:

            [1] Zhaojun Qin, Shenyu Dai et al., Spontaneous Formation of 2D/3D Heterostructures on the Edges of 2D Ruddlesden-Popper Hybrid Perovskite Crystals, Chemistry of Materials, DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c00419.

            產品信息:

            非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage:http://www.dongsenyule.com/product/20191022131.shtml

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