Дендритные структурные неоднородности в тонких слоях Cs$_{0.2}$FA$_{0.8}$PbI$_{2.93}$Cl$_{0.07}$ для перовскитных солнечных элементов

Выполнено исследование методом Кельвин-зонд микроскопии тонких пленок Cs$_{0.2}$(CH(NH$_2$)$_2$)$_{0.8}$PbI$_{2.93}$Cl$_{0.07}$ (0.5 мкм) с фронтальным пассивационным покрытием Al$_2$O$_3$ (10 нм). При использовании жидкофазных методов кристаллизации Cs$_{0.2}$(CH(NH$_2$)$_2$)$_{0.8}$PbI$_{2.93}$Cl$_{0.07}$ поверхностная морфология характеризуется наличием шагрени и колебаний профиля поверхности в диапазоне десятков нанометров, обусловленных наличием напряжений в кристаллической решетке. Были обнаружены дендритные структурные неоднородности с латеральными размерами 10 мкм и занимающие $\sim$25% поверхности. Комплексный анализ кельвин-зонд микроскопии позволил определить, что состав дендритов соответствует $\delta$-CsPbI$_3$. Это свидетельствует о фазовой сегрегации в пленках мультикатионного состава с непассивированной фронтальной поверхностью. Показано, что при отсутствии верхнего защитного слоя исходная пленка Cs$_{0.2}$(CH(NH$_2$)$_2$)$_{0.8}$PbI$_{2.93}$Cl$_{0.07}$ распадается на дендритные области $\delta$-CsPbI$_3$ и окружающие области FAPbI$_{2.93}$Cl$_{0.07}$. При наличии фронтального пассивационного слоя Al$_2$O$_3$ пленка Cs$_{0.2}$(CH(NH$_2$)$_2$)$_{0.8}$PbI$_{2.93}$Cl$_{0.07}$ стабильна. Исследован фотопотенциал пленок и дендритных неоднородностей при освещении. Установлено, что при освещении рассеянным солнечным светом дендритные структуры заряжаются отрицательным зарядом и возникает остаточный потенциал $U_{\mathrm{res}}$ = -100 мВ. При выключении освещения на границах дендритных структур возникает небольшой остаточный потенциал, который ослабевает с характерным временем 20–30 мин.