Luận án Nghiên cứu chế tạo và khảo sát đặc trưng của vật liệu perovskite vô cơ - hữu cơ ứng dụng cho linh kiện pin mặt trời lai

20 nm. Bằng cách pha loãng với ethanol ta có thể điều 
chỉnh điều chỉnh độ dày của màng mỏng như mong muốn. Cụ thể thì Ti – 
nanoxide T600/SC được pha loãng với ethanol với nồng độ 7 wt% sau đó phủ 
quay với tốc độ 5000 rpm trong 30 giây, tăng tốc trong 5 giây sau đó ủ nhiệt ở 
450oC trong 45 phút tạo được lớp TiO2 dạng hạt nano xốp (mp-TiO2) dày 600 nm. 
c/ Tổng hợp màng hạt nano TiO2 dạng phẳng và dạng xốp bằng 
phương pháp in lưới (screen printing) 
Chúng tôi đã thực hiện việc chế tạo màng TiO2 cấu trúc hạt nano bằng phương 
pháp in lưới (screen printing) đi từ hồ bột TiO2 (TiO2 paste). Phương pháp này đi từ vật 
liệu gốc ban đầu là các hạt nano TiO2 có kích thước và cấu trúc xác định. 
Hình 2.5. Thiết bị in lưới (screen printing) đặt tại Viện Khoa học vật liệu. 
47 
• Bàn in: loại có bản lề có cục cân đối trọng, để khung lụa tự bật lên khi 
thanh gạt thôi tác dụng - đồng thời cũng có thể thay đổi chiều cao (khoảng cách) 
so với mặt bàn in. 
• Thanh gạt mực: loại cao su tốt cán nhôm, độ dài sao cho phù hợp với 
kích thước khung nhôm. 
• Máng tráng keo, hồ: bằng nhôm, có nhiều kích cỡ, nếu làm tốt, sẽ có 
màng đều và đồng nhất. 
In lưới là phương pháp in xuyên, khuôn in có cấu tạo là một tấm lưới 
(polyester hoặc kim loại) căng trên một khung chữ nhật làm bằng gỗ hoặc hợp 
kim nhôm. Khi in, người ta cho mực vào lòng khung, gạt qua bằng một lưỡi dao 
cao su. Dưới áp lực của dao gạt, mực sẽ xuyên qua các ô lưới và truyền (dính 
lên) bề mặt vật liệu bên dưới, tạo nên hình ảnh in. Nguyên tắc của việc dùng bàn 
lụa là làm thế nào đó che hết tất cả những ô không in trên bề mặt lưới, mực chỉ 
xuyên qua các vùng có hình ảnh in để in xuống vật liệu bên dưới. 
Hình 2.6. Sơ đồ khối chế tạo màng TiO2 bằng phương pháp in lưới. 
Sau khi in lưới lên đế thì tiến hành ủ nhiệt ở 450oC trong 45 phút để tạo 
thành màng TiO2. Sử dụng phương pháp này chúng tôi có thể khống chế diện 
48 
tích vật liệu cần chế tạo theo kích thước, hình dạng như mong muốn. Phương 
pháp này có ưu điểm là rất đơn giản, dễ chế tạo và chi phí rẻ. Hồ TiO2 với loại 
dành riêng cho chế tạo màng phẳng hoặc màng xốp TiO2 khác nhau có thể mua 
sẵn của hãng Solaronix. 
2.2.1.2. Tự chế tạo đượcsẵn của AuNPs/TiO2 
Hình 2.7. Sơ đồ khối chế tạo màng hạt nano AuNPs/bl-TiO2/FTO/thủy tinh. 
Màng nano vàng (AuNPs) được phủ lên trên lớp TiO2 bằng phương pháp 
bốc bay nhiệt trong chân không từ kim loại vàng, cụ thể như sau: 
Màng TiO2 được sử dụng để chế tạo các màng TiO2/Au ở đây là màng TiO2 
phẳng chế tạo theo phương pháp phún xạ từ bia kim loại Ti kết hợp ôxi hóa nhiệt 
trong không khí để tạo thành màng bl-TiO2. Đế bl-TiO2/FTO/thủy tinh đã được 
49 
chuẩn bị sẵn, được đưa vào buông chân không để bốc bay nhiệt tạo màng mỏng 
AuNPs. Các thông số của quá trình bốc bay được được trình bày như dưới đây: 
ü Vật liệu nguồn là Au với độ sạch 99,99%; 
ü Thuyền điện trở là thuyền lá volfram; 
ü Áp suất duy trì trong thời gian lắng đọng ~10-5 torr ; 
ü Nhiệt độ đế duy trì 100oC; 
Trong điều kiện bốc bay chân không này, vật liệu nguồn là kim loại Au độ 
sạch 99,99% sẽ được làm nóng chảy, hóa hơi và bay đến đế mà không xảy ra va 
chạm với phân tử khí trong không gian giữa nguồn và đế. Lúc này vật liệu bay 
hơi sẽ ngưng đọng lên các đế được gắn vào giá phía trên tạo thành các lớp màng 
mỏng mong muốn. Đo độ dày tại chỗ của lớp màng Au bằng thiết bị đo độ dày 
dùng dao động thạch anh. Trong thí nghiệm của chúng tôi các chiều dày của lớp 
màng Au được khảo sát là 2 nm, 5nm và 10 nm. Các mẫu màng sau khi bốc bay 
được đưa vào lò ủ nhiệt ở 400oC, thời gian 1 giờ. Bằng việc áp dụng phương 
pháp này chúng tôi có thể tiến hành chế tạo các hệ hạt nano Au phân tán trên các 
màng TiO2/FTO/thủy tinh để tạo thành các màng hạt nano AuNPs/bl-
TiO2/FTO/thủy tinh. 
2.2.2. Tổng hợp màng ôxít bán dẫn ZnO 
Vật liệu ZnO với cấu trúc nano ngày càng được nghiên cứu rộng rãi trong 
các ứng dụng, một ví dụ điển hình là vật liệu ZnO có xu hướng thay thế vật liệu 
TiO2 làm vật liệu truyền điện tử (ETL) trong ứng dụng pin mặt trời bởi độ linh 
động của hạt tải cao hơn. Bằng phương pháp thủy nhiệt, các thanh ZnO có thể 
mọc thẳng đứng trên đế với đường kính khá nhỏ và mật độ cao nhưng chúng phải 
được mọc trên một lớp mầm được chuẩn bị trước. Trong ứng dụng pin mặt trời, 
sự tồn tại của lớp mầm và sự lệch mạng giữa lớp mầm và đế, giữa lớp mầm và 
các thanh ZnO sẽ cản trở sự di chuyển của điện tử từ các thanh ZnO về đế. Bằng 
phương pháp Galvanic kết hợp thủy nhiệt, chúng tôi đã thực hiện chế tạo các 
thanh ZnO có thể mọc thẳng đứng trên đế dẫn FTO mà không cần lớp mầm trong 
điều kiện nhiệt độ thấp. 
50 
Nghiên cứu tổng hợp các màng dạng thanh nano ZnO trên đế 
FTO/thủy tinh bằng phương pháp Galvanic kết hợp thủy nhiệt: 
Phản ứng Galvanic là một kỹ thuật đơn giản và linh hoạt nhưng mạnh mẽ để 
điều khiển việc mọc có chọn lọc các thành phần hoặc hình thái của cấu trúc nano 
[112]. Nguyên lý phương pháp Galvanic chế tạo màng ôxít bán dẫn ZnO cấu trúc 
nano một chiều được mô tả trên hình 2.8. 
Hình 2.8. Mô hình chế tạo các màng dạng thanh nano ZnO bằng phương pháp 
Galvanic kết hợp thủy nhiệt. 
Hình 2.9. Mô hình thiết kế của bình autoclave (a). Thiết bị Autolab PGSTAT-
30 sử dụng trong thí nghiệm Galvanic kết hợp thủy nhiệt (b). 
51 
Hình 2.10. Sơ đồ khối chế tạo màng thanh nano ZnO/FTO/thủy tinh. 
Dung dịch điện ly là hỗn hợp của Zn(NO3) và Hexamethylenetetramine (viết 
tắt là HMTA, công thức hóa học C6H12N4) tương ứng với nồng độ 25 mM được 
hòa tan trong nước cất hai lần đóng vai trò là dung dịch điện ly. Hợp chất này 
được khuấy từ trong 30 phút để hòa tan hết các hóa chất. Bình phản ứng là một 
bình Teflon, hai thanh đồng mạ vàng được thiết kế xuyên qua nắp của bình 
Teflon có vai trò cặp hai điện cực và giữ cho chúng song song với nhau, hai 
thanh này cũng được dùng để nối hai điện cực ra ngoài (hình 2.9a). Ở đây, điện 
cực kim loại Al được nối trực tiếp với đế dẫn điện FTO, và được nhúng trong 
dung dịch chất điện ly có chứa 25 mM Zn(NO3)2 và 25 mM C6H12N4. Sau khi 
dung dịch điện ly được được đổ vào bình Teflon sao cho tấm FTO/thủy tinh và 
Al được nhúng trong dung dịch với diện tích 1x1 cm2 tương ứng. Điện cực FTO 
được nối với điện cực làm việc và điện cực Al được nối với điện cực đối của thiết 
bị Autolab PGSTAT-30 (hình 2.9b). Hệ bình Teflon được cho vào lò ủ và gia 
nhiệt ở 70˚C để phản ứng thủy nhiệt xảy ra. Khi cả hệ đã đạt nhiệt độ 70oC, ta nối 
một đầu cực với nhôm đầu còn lại nối với FTO/thủy tinh vào máy Autolab-30 đã 
52 
kết nối máy tính. Cho áp thế 0V để quá trình Galvanic xảy ra, sau đó thủy nhiệt 
tiếp tục trong thời gian là 1 giờ. Màng được rửa nhẹ nhàng bằng nước khử ion, 
sau đó sấy khô, cất trong hộp sạch kín. Kết quả thu được là các màng dạng thanh 
nano ZnO/FTO/thủy tinh. 
2.3. Tổng hợp vật liệu thu năng lượng quang Perovskite vô cơ – hữu cơ 
2.3.1. Tổng hợp vật liệu Perovskite CH3NH3PbI3 
2.3.1.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của các kỹ thuật phủ màng 
Hình 2.11. Các kỹ thuật tạo màng perovskite CH3NH3PbI3: (a) Kỹ thuật phủ quay một 
bước (spin-coating), (b) kỹ thuật phủ quay (spin-coating) có kết hợp phản dung môi 
(anti-solvent), (c) kỹ thuật phun phủ (spray-coating) và (d) kỹ thuật phủ quay hai bước 
(two-step coating). Quá trình chế tạo được thực hiện trong phòng sạch, Viện KHVL. 
 Phương pháp chế tạo màng perovskite đi từ dung dịch là phương pháp phổ 
biến nhất hiện nay do ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, chi phí thấp 
và có thể chế tạo trên diện rộng. Trong đó, người ta thường phân ra hai cách 
chính để chế tạo màng perovskite từ dung dịch là phương pháp phủ một bước 
53 
(one-step coating) và phương pháp phủ hai bước (two-step coating). Nếu như 
muối halogen hữu cơ và halogen vô cơ (CH3NH3I+PbI2) được trộn lẫn trong 
cùng 1 dung môi tạo thành dung dịch tiền chất để lắng đọng cả hai trong cùng 
một lần tạo thành hợp thức Perovskite CH3NH3PbI3 thì đó được gọi là phương 
pháp phủ một bước (one-step coating). Còn nếu như các muối halogen hữu cơ 
(CH3NH3I) và halogen vô cơ (PbI2) được hòa tan trong các dung môi khác nhau 
rồi mới tuần tự lần lượt lắng đọng từng tiền chất muối ban đầu lên trên đế thì ta 
gọi là phương pháp phủ hai bước (two-step coating). Các kỹ thuật phủ màng 
khác nhau như phủ quay, phun phủ cũng ảnh hưởng đến chất lượng của màng 
perovskite tạo thành. Trong khuôn khổ luận án này, các kỹ thuật sau đã được 
nghiên cứu sử dụng để tạo màng CH3NH3PbI3 từ dung dịch tiền chất: (a) kỹ 
thuật phủ quay một bước (spin-coating), (b) kỹ thuật phủ quay có kết hợp phản 
dung môi (anti-solvent), (c) kỹ thuật phun phủ (spray-coating) và (d) kỹ thuật 
phủ quay hai bước (two-step coating). Quá trình tạo màng được thực hiện tại 
phòng sạch Viện KHVL, nhiệt độ luôn giữ ở 20oC và độ ẩm 35% RH (xem hình 
2.11). Cụ thể như sau: 
a) Kỹ thuật phủ quay một bước: 
• Pha dung dịch tiền chất một bước: Ở phương pháp một bước chúng 
tôi chúng tôi sử dụng hỗn hợp hai tiền chất PbI2 và CH3NH3I với nồng độ 1M 
được cùng hòa tan trong 4ml dung môi hỗn hợp của N,N-dimethylformamide 
(DMF) và Dimethyl sulfoxide(DMSO) theo thỉ lệ 4:1 về thể tích. 
• Quá trình tạo màng: đầu tiên một lượng 40 µl dung dịch tiền chất 
một bước được nhỏ lên bề mặt đế thủy tinh/FTO hoặc đế thủy tinh/FTO/TiO2 
hoặc đế thủy tinh/FTO/ZnO dạng hạt hoặc dạng thanh được chuẩn bị từ trước. 
Dung dịch tiền chất được trải đều lên trên bề mặt và chờ trong 10 giây. Sau đó 
mẫu được quay phủ với tốc độ quay là 1000 vòng/phút trong 10 giây đầu và 4000 
vòng/phút trong 30 giây tiếp theo. Sau đó mẫu được lấy ra và sấy khô trên thiết 
bị gia nhiệt tại 70oC trong 5 phút. Tiếp theo mẫu được ủ tại 100oC trong 1 giờ 
(xem hình 2.11a). 
54 
b) Kỹ thuật phủ quay ly tâm có kết hợp phản dung môi: 
• Pha dung dịch tiền chất một bước: tương tự như trên 
• Quá trình tạo màng: đầu tiên một lượng 40 µl dung dịch tiền chất 
một bước được nhỏ lên bề mặt đế. Dung dịch tiền chất được trải đều lên trên bề 
mặt đế và chờ trong 10 giây. Sau đó mẫu được quay phủ với tốc độ quay là 1000 
vòng/phút trong 10 giây đầu và 4000 vòng/phút trong 30 giây tiếp theo và thêm 1 
bước phủ phản dung môi clo-benzen là ngay sau khi tốc độ quay đạt 6000 vòng/phút 
thì tiến hành nhỏ luôn 20 µl dung môi clobenzen (đóng vai trò anti-solvent). Dung 
môi clo-benzen này có tính chất không tan trong dung môi tiền chất ban đầu 
DMF:DMSO nên gọi là phản dung môi. Sau đó mẫu tiếp tục tiến hành ủ nhiệt như 
với quy trình phủ quay thông thường tại 100oC trong 1 giờ (xem hình 2.11b). 
c) Kỹ thuật phun phủ: 
• Pha dung dịch tiền chất một bước: tương tự như trên 
• Quá trình tạo màng: 1 lượng 40 µl dung dịch tiền chất được phun 
phủ lên bề mặt đế đã được chuẩn bị từ trước. Trước khi phun, các đế đều được 
gia nhiệt sẵn trong 30 phút ở nhiệt độ 50oC. Sau khi quá trình phun phủ đã hoàn 
thành, mẫu tiếp tục được ủ tại 100oC trong 1 giờ để tạo thành màng Perovskite 
(xem hình 2.11c). 
d) Kỹ thuật phủ quay hai bước (xem hình 2.11d), quy trình chế tạo thực 
hiện như sau: Đầu tiên, tiến hành pha dung dịch tiền chất các muối halogen hữu 
cơ (CH3NH3I) và halogen vô cơ (PbI2) được hòa tan thành từng lọ riêng biệt 
trong các dung môi khác nhau là Dimethylformamide (DMF) và 2-Propanol 
(IPA) rồi mới tuần tự lần lượt lắng đọng từng tiền chất muối ban đầu lên trên các 
đế đã chuẩn bị sẵn. 
• Pha dung dịch tiền chất hai bước: 
+ Dung dịch 1 (dung dịch PbI2/DMF) : 0.922 g.muối PbI2 được hòa tan 
trong 2mL dung môi N,N-dimethylformamide (DMF), khuấy từ ở nhiệt độ 50oC, 
đến khi thu được dung dịch tiền chất PbI2/DMF có màu vàng với nồng độ 1M. 
+ Dung dịch 2 (dung dịch CH3NH3I/IPA): muối CH3NH3I (MAI) được 
hòa tan trong dung môi là 2-Propanol (IPA) với nồng độ 1,2 M. 
55 
• Quá trình tạo màng: 
Để tạo thành màng Perovskite CH3NH3PbI3, các muối hữu cơ CH3NH3I 
(MAI) và vô cơ PbI2 cần được ủ nhiệt ở một nhiệt độ thích hợp để thúc đẩy phản 
ứng CH3NH3I + PbI2 → CH3NH3PbI3 xảy ra. Trong thí nghiệm của chúng tôi, các 
màng Perovskite được lần lượt lắng đọng lên các đế theo phương pháp phủ 2 
bước (xem hình 2.11d), như sau: 
- Bước 1: đầu tiên một lượng 40 µl dung dịch tiền chất PbI2/DMF được 
nhỏ lên bề mặt đế rồi quay phủ ly tâm dung dịch tiền chất thứ nhất này ở tốc độ 
3000 vòng/phút trên thiết bị quay phủ ly tâm spincoater MIDAS SPIN-1200D. 
Sau đó đặt mẫu màng lên trên thiết bị gia nhiệt Torrey Pines EchoTherm HS40 
và gia nhiệt tới nhiệt độ 70oC trong 15 phút, cuối cùng thu được màng PbI2 màu 
vàng (hình 2.12b). 
- Bước 2: để nguội đế đã phủ lớp thứ nhất PbI2 về nhiệt độ phòng sau 
đó tiếp tục thực hiện quay phủ ly tâm lớp dung dịch tiền chất thứ hai là 
CH3NH3I/IPA ở tốc độ 4000 vòng/phút. Sau khi quay phủ xong thì đặt mẫu 
màng lên trên thiết bị gia nhiệt Torrey Pines EchoTherm HS40 và gia nhiệt ở 
100oC trong 30 phút. Mẫu màng sau khi gia nhiệt thì ta quan sát thấy màng 
chuyển từ màu vàng sang màng màu đen chứng tỏ màng Perovskite CH3NH3PbI3 
đã được tạo thành (hình 2.12c). 
Hình 2.12. Đế thủy tinh/FTO/ZnO dạng thanh nano (a), Màng PbI2 màu vàng thu được 
sau bước 1 (b), màng Perovskite CH3NH3PbI3 màu đen thu được sau bước 2 (c) 
2.1.1.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ tiền chất 
 Ở phương pháp phủ một bước, hỗn hợp hai tiền chất PbI2 và CH3NH3I 
(viết tắt là MAI) với nồng độ được khảo sát thay đổi từ 1 M; 1,1 M; 1,2 M đến 
1,3 M được hòa tan trong dung môi là hỗn hợp của 2 loại dung môi N,N-
56 
dimethylformamide (DMF) và Dimethyl sulfoxide (DMSO) theo tỉ lệ 4:1 về thể 
tích. Phương pháp tạo màng sử dụng kỹ thuật phủ quay ly tâm có kết hợp phản 
dung môi (anti-solvent), nhiệt độ mẫu được ủ tại cùng 1 điều kiện 100oC trong 1 
giờ để tạo thành màng Perovskite. 
2.1.1.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ ủ 
Gia nhiệt là một bước thiết yếu để thúc đẩy phản ứng giữa các muối hữu cơ 
CH3NH3I (viết tắt là MAI) và vô cơ PbI2 để tạo thành màng Perovskite 
CH3NH3PbI3. Trong thí nghiệm này, các màng Perovskite được lắng đọng từ 
dung dịch tiền chất nồng độ 1,2 M lên các đế thủy tinh/FTO theo phương pháp 
phủ quay ly tâm có kết hợp phản dung môi (anti-solvent) nhưng được ủ ở các 
nhiệt độ khác nhau từ 80°C ÷ 150°C trong 1 giờ trên thiết bị gia nhiệt Torrey 
Pines EchoTherm HS40 tại phòng thí nghiệm trọng điểm Viện KHVL nhằm 
khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến sự tạo thành cấu trúc tinh thể, hình thái 
học và tính chất của màng perovskite. 
2.2.2. Tổng hợp vật liệu Perovskite hỗn hợp đa thành phần 
2.2.2.1. Pha dung dịch tiền chất perovskite hỗn hợp đa thành phần 
- Cân 0,156g CsI, 2,0748g PbI2, 0,594g PbBr2, 0,7224g FAI và 0,1908g MAI. 
- Cho CsI hòa tan trong 1ml dung môi DMSO bằng cách khuấy từ sau đó 
thêm 4ml dung môi DMF. 
- Thêm hỗn hợp PbI2 và PbBr2 vào rồi tiếp tục khuấy từ đến tan hoàn toàn. 
- Thêm tiếp hỗn hợp FAI và MAI vào rồi tiếp tục khuấy cho đến tan hoàn 
toàn được dung dịch màu vàng chanh. 
2.2.2.2. Chế tạo màng perovskite hỗn hợp đa thành phần 
Màng perovskite được chế tạo bằng phương pháp phủ một bước sử dụng kỹ 
thuật phủ quay ly tâm có kết hợp phản dung môi (anti-solvent), theo trình tự sau: 
- Nhỏ 70µl lên đế thủy tinh/FTO hoặc thủy tinh/FTO/đã phủ 
- Để yên trong 8 giây sau đó gia tốc trong 5 giây lên quay với tốc độ 1200 
vòng/phút trong 17 giây. 
- Gia tốc trong 15 giây lên tốc độ 6000 vòng/phút và quay trong 40 giây. 
Khi đạt tốc độ 6000 vòng/phút thì nhỏ dung dịch anti solvent là 20µl clo-benzen. 
57 
- Ủ ở 70oC trong 5 phút sau đó ủ ở 100oC trong 1giờ trên hotplace. 
2.2.3. Tổng hợp vật liệu Perovskite lai 2D/3D 
2.2.3.1. Pha dung dịch tiền chất Perovskite lai 2D/3D 
- Cân các hóa chất PbI2, methylammonium iodide (MAI) tỉ lệ 1:1. Sau đó 
thêm vào 5-ammoniumvaleric acid iodide (5-AVAI) tỉ lệ 3% theo khối lượng mol 
với MAI. 
- Hỗn hợp được cho thêm vào 2 ml dung môi gamma-butyrolactone 
(GBL), khuấy từ ở nhiệt độ phòng đến khi tan hoàn toàn, thu được dung dịch tiền 
chất 2D/3D perovskite (5-AVA)x(MA)1-xPbI3. 
2.2.3.2. Chế tạo màng Perovskite lai 2D/3D 
Hình 2.13. Chế tạo màng perovskite lai 2D/3D (5-AVA)x(MA)1-xPbI3 bằng 
phương pháp phủ trải kết hợp ủ nhiệt thông thường trên thiết bị gia nhiệt (TA) 
hoặc ủ nhiệt trong hơi dung môi IPA (SA). 
Dung dịch tiền chất 2D/3D perovskite lai (5-AVA)x(MA)1-xPbI3 được nhỏ 
lên trên bề mặt của lớp đế thủy tinh/FTO/bl-TiO2/mp-TiO2. Sau đó trải đều bề 
mặt màng. Để yên trên mặt phẳng 30 phút cho dung dịch 2D/3D perovskite thấm 
xuống các lớp xốp rồi ủ nhiệt theo cách thông thường trên thiết bị gia nhiệt ở 
50oC trong 4 giờ (TA) hoặc ủ nhiệt trong hơi dung môi isopropyl alcohol (IPA) 
sử dụng đĩa Petri thủy tinh cũng ở 50oC trong 4 giờ (SA). 
2.2.4. Tổng hợp vật liệu Perovskite kép Cs2SnI6 
2.2.4.1. Pha dung dịch tiền chất Perovskite kép Cs2SnI6 
 Cân 0.2054g CsI và 0.2946g SnI2, sau đó các chất được hòa tan trong 3 ml 
hỗn hợp dung môi hữu cơ bao gồm các dung môi dimethylformamide (DMF): 
acetonitrile (AN) theo tỷ lệ thể tích 3:2. Hỗn hợp được khuấy liên tục trong 8 giờ 
58 
ở nhiệt độ phòng đến khi thu được dung dịch màu vàng nâu trong suốt và không 
còn dấu hiệu của các hạt lơ lửng. Khi đó ta có dung dịch CsSnI3 gồm các ion 
phân tán trong dung môi: 
CsI + SnI2 → Cs+ + Sn2+ + 3I- (2.1) 
 Để pha tạp SnF2, thì một lượng thích hợp của bột SnF2 (tùy theo các tỉ lệ 
tương ứng 5%, 10%, 20%) được thêm vào dung dịch CsSnI3 pha sẵn như trên 
khuấy trong cùng dung môi hữu cơ cho đến khi bột được hòa tan / phân tán hết 
trong dung môi hữu cơ. Khi đó ta có dung dịch CsSnI3+ SnF2. 
2.2.4.2. Chế tạo màng Perovskite kép Cs2SnI6 
Hình 2.14. Lắng đọng màng Cs2SnI6 lên đế bằng phương pháp phủ trải. 
Dung dịch được phủ trải trên các tấm kính hoặc FTO/thủy tinh kích thước 1 
x1 cm2, và sự bay hơi của dung môi được thực hiện dưới chân không để thu được 
màng mỏng của CsSnI3. Sau khi để ngoài không khí thì màng mỏng CsSnI3 chế tạo 
được chuyển sang trạng thái bền nhất là Cs2SnI6 theo phương trình phản ứng: 𝐶𝑠𝑆𝑛𝐼%	 ∆→	𝐶𝑠𝐼 + 𝑆𝑛𝐼' (2.2) 2𝐶𝑠𝐼 + 2𝑆𝑛𝐼' + 0'	 ∆→	𝐶𝑠'𝑆𝑛𝐼( + 𝑆𝑛𝑂' (2.3) 
2.4. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc, hình thái học và đặc trưng tính 
chất của vật liệu cho pin mặt trời perovskite. 
2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 
 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction – XRD) dựa trên cơ sở 
hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa khi chiếu chùm tia X lên tinh thể của chất rắn 
do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. 
Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp trực tiếp những thông tin về cấu trúc tinh 
59 
thể của vật liệu. Từ giản đồ nhiễu xạ tia X, ta xác định được khoảng cách dhkl 
giữa hai mặt phẳng mạng (hkl) song song kế tiếp. Từ khoảng cách dhkl ta có thể 
suy ra được chỉ số Miller (hkl) của hệ mặt phẳng mạng. Qua đó, ta tính được 
hằng số mạng của tinh thể. Từ đó so với thẻ chuẩn ta sẽ xác định được các vật 
liệu chưa biết. Ngoài ra sử dụng giản đồ nhiễu xạ tia X ta có thể kiểm tra được sự 
đơn pha, độ tinh khiết, thành phần các chất có trong mẫu, kích thước tinh thể. 
 Trong phương pháp đa tinh thể, từ thực nghiệm ghi giản đồ nhiễu xạ tia X 
với bước sóng λ (bước sóng của ống phát tia X được sử dụng), chúng ta xác định 
được góc nhiễu xạ, do đó tính ra khoảng cách mặt mạng dhkl. Hằng số mạng a, b, 
c xác định từ d100, d010 và d001. Bảng tập hợp các dhkl cùng với cường độ nhiễu xạ 
có trong các tệp dữ liệu về cấu trúc tinh thể (Hiện nay trong phần mềm của thiết 
bị đã có sẵn các tệp tra cứu này), do đó chúng ta có thể so sánh đối chiếu các tập 
hợp dhkl nhận được từ thực nghiệm phù hợp với cấu trúc đã biết. 
 Phương pháp ghi giản đồ nhiễu xạ hoàn toàn có thể áp dụng để xác định 
kích thước hạt tinh thể trong màng mỏng (hay trong vật liệu nói chung). Đó là 
công thức Sherrer: 𝐷 = 0,9. 𝜆𝛽. 𝑐𝑜𝑠𝜃 
trong đó: 
• D là kích thước hạt tinh thể, 
• β là độ rộng (tính theo radian) của đỉnh nhiễu xạ tại 1/2 chiều cao 
của đỉnh (độ rộng bán đỉnh), 
• θ là góc nhiễu xạ, 
• λ là bước sóng tia X