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Reactive spin coating based on real-time in situ feedback for improved control of perovskite thin film fabrication

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00008117
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-8117-3

Titelangaben

Biberger, Simon ; Spies, Maximilian ; Schötz, Konstantin ; Kahle, Frank-Julian ; Leupold, Nico ; Moos, Ralf ; Grüninger, Helen ; Köhler, Anna ; Panzer, Fabian:
Reactive spin coating based on real-time in situ feedback for improved control of perovskite thin film fabrication.
In: Journal of Materials Chemistry C. Bd. 12 (2024) . - S. 6415-6422.
ISSN 2050-7534
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1039/D3TC04361D

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Format: PDF
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Version: Veröffentlichte Version
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Abstract

Efficient perovskite solar cells require metal halide perovskite (MHP) films of consistent and reproducible high quality. MHP films are frequently prepared through a solution-based solvent-engineering spin coating approach. This processing involves considering various controllable parameters (e.g. spin speed) and ones that are more difficult to control (e.g. changes in atmosphere) to fabricate MHP films reliably. To address this issue, we developed a closed-loop feedback system based on a multimodal optical in situ spectroscopy spin coater system. We combine this system with real-time monitoring and analysis of the optical spectra during the spin coating process. As soon as a parameter of interest reaches a predefined target level, perovskite crystallization is automatically induced by dispensing the antisolvent via a syringe pump. To demonstrate our approach, we optically monitor the precursor solution film thickness as the parameter of interest during the spin coating. We intentionally vary the evaporation kinetics by spin coating at different spin speeds between 2000 and 1250 rpm and compare our reactive method to the common time-based approach. We find that our method reliably counteracts effects like variation in solvent evaporation rate due to atmospheric changes and reduces the human impact on the processing, thus leading to reproducible film quality for all spin speeds without any optimization steps.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Themengebiete aus DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Experimentalphysik II - Optoelektronik weicher Materie > Lehrstuhl Experimentalphysik II - Optoelektronik weicher Materie - Univ.-Prof. Dr. Anna Köhler
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Nordbayerisches Zentrum für NMR-Spektroskopie - NMR-Zentrum
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Experimentalphysik II - Optoelektronik weicher Materie
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-8117-3
Eingestellt am: 13 Jan 2025 07:15
Letzte Änderung: 13 Jan 2025 07:16
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/8117

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