钙钛矿/传输层界面在高效钙钛矿太阳能电池中非辐射复合占主导
应用物理
2019-09-10 v2
摘要
电荷传输层（CTLs）是扩散控制型钙钛矿太阳能电池的关键组分，然而它们会引发额外的非辐射复合路径，限制电池的开路电压（V_OC）。为实现钙钛矿吸收层的全部热力学潜力，电子与空穴传输层（ETL/HTL）都需尽可能具有选择性。通过测量钙钛矿/CTL 异质结的准费米能级分裂（QFLS），我们量化了多种常用 CTLs（包括各类空穴传输聚合物、spiro-OMeTAD、金属氧化物与富勒烯）的非辐射界面复合电流。我们发现所有被研究的 CTLs 均通过引发显著大于纯钙钛矿中损耗的额外非辐射复合电流来限制 V_OC，且选择性最差的界面设定了器件 V_OC 的上限。结果还表明，在具有选择性 CTLs 且功率转换效率高达 21.4% 的（pin、nip）电池中，V_OC 等于吸收层内的内部 QFLS。然而，在选择性较差的 CTLs 情况下，V_OC 远低于 QFLS，表明接触处和/或界面存在额外损耗。这些发现由严格的器件模拟所证实，其中概述了最大化 V_OC 的几个重要考量。本工作表明，在钙钛矿电池迈向辐射极限的道路上，抑制非辐射复合损耗的真正挑战在于抑制钙钛矿/CTL 界面的载流子复合。
引用
@article{arxiv.1810.01333,
title = {The perovskite/transport layer interfaces dominate non-radiative recombination in efficient perovskite solar cells},
author = {Martin Stolterfoht and Pietro Caprioglio and Christian M. Wolff and José A. Márquez and Joleik Nordmann and Shanshan Zhang and Daniel Rothhardt and Ulrich Hörmann and Alex Redinger and Lukas Kegelmann and Steve Albrecht and Thomas Kirchartz and Michael Saliba and Thomas Unold and Dieter Neher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.01333},
year = {2019}
}
备注
Update of Figure 3 and Figure S9 and new Figure S10 added