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Modelling Thermal Halide Exchange of Perovskite Powders With and Without BMIMBF₄ From an Interdiffusion Perspective

Titelangaben

Siegert, Tobias ; Pahwa, Prerna ; Griesbach, Markus ; Kahle, Frank-Julian ; Oberhofer, Harald ; Köhler, Anna ; Grüninger, Helen:
Modelling Thermal Halide Exchange of Perovskite Powders With and Without BMIMBF₄ From an Interdiffusion Perspective.
In: Advanced Functional Materials. (8 August 2025) . - e10920.
ISSN 1616-3028
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202510920

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Entwicklung von Struktur, Ionenwanderung und Defekteigenschaften während der (Ent-)Mischung von Bleihalogenid-Perowskiten verstehen (DE-MIX)
506642499
SFB 1585: Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen
492723217
GRK 2818: Optische Anregungen in organischen und anorganischen Halbleitern: Verstehen und Kontrollieren durch externe Stimuli
464648186

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

Halide migration limits the stability of hybrid halide perovskites for optoelectronic applications, yet can be decelerated at room temperature by adding ionic liquids. An approach is presented to quantitatively evaluate the diffusion of I− and Br− to form MAPbIxBr3-x from neat perovskite powders. First, in situ X-ray diffraction (XRD) data are used to extract the time-dependent MAPbIxBr3-x composition of an initially physical mixture of neat MAPbI3 and MAPbBr3 grains. Next, an effective interdiffusion model is expanded to obtain time-dependent diffusion coefficients. They reduce with time due to the decreasing concentration gradient during the halide exchange process. In samples without any additive, Br− is found to diffuse up to three times faster into the MAPbI3 grains than I− into the MAPbBr3 grains, while the addition of the ionic liquid 1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BMIMBF4) accelerates and nearly equalizes the interdiffusion. Analyzing the temperature dependence of the diffusion coefficient suggests that, without ionic liquid, the diffusivities are limited by the halide vacancy formation. In contrast, in the presence of the ionic liquid, halide vacancy formation is facilitated, yet is controlled by the thermal activation of the BMIM+ mobility.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: average effective interdiffusion coefficient; halide diffusion; halide ion exchange; ionic liquid; solid solution
Institutionen der Universität: 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 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 Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik VII - Computational Materials Design (BayBatt) > Lehrstuhl Theoretische Physik VII - Computational Materials Design (BayBatt) - Univ.-Prof. Dr. Harald Oberhofer
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 1585 - MultiTrans – Structured functional materials for multiple transport in nanoscale confinements
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 13 Aug 2025 05:36
Letzte Änderung: 13 Aug 2025 06:57
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/94468