钙钛矿太阳能电池中自旋态与器件性能相关的原位直接观测
应用物理
2020-04-22 v1 材料科学
摘要
钙钛矿太阳能电池因近期功率转换效率(PCE)的显著提升而成为最受瞩目的电池之一。面向实际应用，不仅提升PCE重要，阐明劣化机制同样关键。在此，我们利用电子自旋共振(ESR)光谱对电池中的自旋态进行原位直接观测，以从微观视角探究运行与劣化机制。通过对同一电池太阳能电池特性与ESR特性的同步测量，证明了空穴传输材料(HTM) spiro-OMeTAD中的自旋态在分子水平上发生变化，从而在器件运行下改变器件性能。这些变化归因于HTM中由电荷载流子散射与深陷阱能级填充引起的空穴传输变化，以及HTM界面处形成的界面电偶极层。此外，在紫外光照射下从分子水平直接证明了电子从TiO2层向HTM层的反向转移，这导致HTM掺杂效应减弱。因此，开展此类针对电池内部状态的原微观探究，将有助于获得改进器件性能与耐久性的新进一步指导。
引用
@article{arxiv.2004.09070,
title = {Operando direct observation of spin states correlated with device performance in perovskite solar cells},
author = {Takahiro Watanabe and Toshihiro Yamanari and Kazuhiro Marumoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.09070},
year = {2020}
}
备注
Main text: 33 pages, 5 figures. Supporting information: 2 pages, 1 figure