Новости

Jul 07, 2023

Бесконтактный квази

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 11163 (2023) Цитировать эту статью 360 Доступ Метрики Подробности Мы применяем метод бесконтактной квазистационарной фотопроводимости (QSSPC) для совместно испаренных

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11163 (2023) Цитировать эту статью

360 доступов

Подробности о метриках

Мы применяем метод бесконтактной квазистационарной фотопроводимости (QSSPC) к тонким пленкам перовскита совместно испаренного йодида метиламмония и свинца (MAPbI3). Используя адаптированную калибровку для сверхнизкой фотопроводимости, мы извлекаем зависящее от инжекции время жизни носителей слоя MAPbI3. Обнаружено, что время жизни ограничено излучательной рекомбинацией при высоких плотностях инжекции, применяемых во время измерения QSSPC, что позволяет извлечь сумму подвижностей электронов и дырок в MAPbI3, используя известный коэффициент излучательной рекомбинации MAPbI3. Объединив измерения QSSPC с измерениями переходной фотолюминесценции, выполненными при гораздо более низких плотностях инжекции, мы получаем кривую времени жизни, зависящую от инжекции, на несколько порядков величины. По полученной кривой времени жизни определяем достижимое напряжение холостого хода исследуемого слоя MAPbI3.

Металлогалогенидные перовскиты, такие как йодид метиламмония и свинца (MAPbI3), появились за последнее десятилетие как новый и многообещающий класс материалов для применения в недорогих и высокоэффективных солнечных элементах1. Поскольку MAPbI3 является одним из первых составов в классе металлогалогенидных перовскитов, он также является наиболее изученным на сегодняшний день1,2. Он вызвал интерес со стороны фотоэлектрического сообщества благодаря быстро растущей эффективности преобразования энергии (PCE), обеспечиваемой высоким коэффициентом поглощения, прямой запрещенной зоной 1,6 эВ, относительно высокой подвижностью носителей заряда и длительным временем жизни носителей заряда. Из этих важнейших параметров материала срок службы носителей заряда, в частности, напрямую влияет на эффективность солнечных элементов на основе перовскита из-за его сильной зависимости от состава, метода изготовления и степени загрязнения перовскитного слоя. Поэтому точные измерения времени жизни носителей имеют первостепенное значение в исследованиях перовскитов. Однако при исследовании перовскитов часто игнорируется тот факт, что время жизни носителей не является постоянной величиной, а зависит от избыточной концентрации носителей, т.е. уровня инжекции, внутри слоя. К сожалению, методы измерения времени жизни, преимущественно применяемые в исследованиях перовскитов, такие как метод фотолюминесценции с временным разрешением (TRPL)3,4,5, измеряют время жизни носителей с использованием динамических подходов без определения точных избыточных концентраций носителей, присутствующих во время измерений. В этой статье мы используем метод бесконтактного квазистационарного состояния (QSSPC), метод измерения, разработанный для измерения времени жизни в кремнии, зависящего от инжекции, путем индуктивной связи освещенного образца с радиочастотным мостом при одновременной регистрации зависящей от времени интенсивности освещения. Зитат Синтон]. Мы впервые применяем метод, который использовался ранее только для определения характеристик кремния, к слоям металлогалогенидных перовскитов и демонстрируем, что время жизни, а также избыточные концентрации носителей могут быть извлечены из измерений одновременно. Чтобы расширить диапазон кривых срока службы, зависящих от инжекции, мы объединяем измерения QSSPC с измерениями TRPL и выводим из них характеристики напряжения, связанные с солнечными лучами.

Метод измерения квазистационарной фотопроводимости (QSSPC) является стандартным инструментом в фотогальванике на основе кремния, где он обычно используется для зависимых от инжекции измерений времени жизни носителей кремниевых пластин. Он основан на индуктивной связи полупроводникового образца через катушку с ВЧ мостовой схемой, выходное напряжение которой линейно зависит от фотопроводимости измеряемого образца. Эта методология была предложена Синтоном и Куэвасом в 19966 году и за последние десятилетия превратилась в мощный бесконтактный и простой в применении инструмент для определения характеристик объемных и поверхностных рекомбинационных потерь в кремниевых пластинах и неметаллизированных предшественниках солнечных элементов. В этой статье мы впервые применяем метод QSSPC, который ранее использовался только для определения характеристик кремния, к слоям металлогалогенидных перовскитов.