钙钛矿太阳能电池中的低频载流子动力学
应用物理
2019-03-25 v1
摘要
有机-无机杂化卤化物钙钛矿太阳能电池已成为第三代光伏技术的领先候选者。尽管近年来钙钛矿太阳能电池的功率转换效率（PCE）快速提升，但其背后实际障碍（如迟滞与退化）所依赖的低频载流子动力学仍相对知之甚少。为弥合这一知识鸿沟，我们在此开展了相关低频噪声（LFN）与阻抗谱（IS）表征，以阐明工作状态下钙钛矿太阳能电池中的载流子动力学。具体而言，我们聚焦于具有 SnO2 电子传输层与两种不同空穴传输层（即聚三芳基胺（PTAA）与 Spiro-OMeTAD）的平面电池结构。PCE 中等（5% 至 12%）的 PTAA 与 Spiro-OMeTAD 电池在 LFN 测量中于 200 Hz 处呈现洛伦兹特征，对应于从电极极化到介电极化的交叉。相比之下，高 PCE（15%）的 Spiro-OMeTAD 电池展现出低四个量级的 LFN 幅度，并伴随循环平稳过程。通过对十余个太阳能电池的系统研究，我们确立了噪声幅度、功率转换效率与填充因子之间的关联。总体而言，本工作确立了相关 LFN 与 IS 作为量化钙钛矿太阳能电池中低频载流子动力学的有效方法，从而提供了新的物理见解，可理性指导当前提升器件性能、可重复性与稳定性的努力。
引用
@article{arxiv.1903.09281,
title = {Low Frequency Carrier Kinetics in Perovskite Solar Cells},
author = {Vinod K. Sangwan and Menghua Zhu and Sarah Clark and Kyle A. Luck and Tobin J. Marks and Mercouri G. Kanatzidis and Mark C. Hersam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.09281},
year = {2019}
}