Materiales de células solares de perovskita halogenada organometálica racionalizados: generación de carga...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.
• Física del estado sólido Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita de halogenuros organometálicos muestran altas eficiencias de conversión de energía, que alcanzan hasta el 15%.
• Las propiedades fotofísicas fundamentales que rigen este rendimiento no se comprenden completamente.
• CH3NH3PbI3 es un material clave en estas células solares de alta eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las escalas de tiempo de generación de portadores de carga y recombinación en CH3NH3PbI3 perovskita.
• Para determinar las propiedades de transporte de carga de los materiales de perovskita CH3NH3PbI3.
• Para aclarar los mecanismos fotofísicos que limitan o mejoran el rendimiento de las células solares de perovskita.

Principales métodos:

• La espectroscopia por fotoluminiscencia es una técnica de espectroscopia por fotoluminiscencia.
• La espectroscopia de absorción transitoria es una espectroscopia de absorción transitoria.
• Terahertz con resolución de tiempo y mediciones de conductividad de microondas.

Principales resultados:

• Los pares de electrones-agujero se generan instantáneamente tras la fotoexcitación y se disocian en 2 picosegundos.
• CH3NH3PbI3 exhibe cargas altamente móviles con movilidades equilibradas de electrones y agujeros (25 cm(2) V(-1) s(-1)) que persisten hasta la escala de tiempo de microsegundos.
• La inyección de electrones en TiO2 es eficiente (<1 ps), pero limitada por la menor movilidad de electrones de TiO2, causando un transporte desequilibrado.
• La desintegración de la carga móvil en CH3NH3PbI3 es lenta, extendiéndose hasta decenas de microsegundos.

Conclusiones:

• CH3NH3PbI3 posee notables propiedades intrínsecas como absorbente de luz y capa de transporte de carga.
• La lenta desintegración de las cargas móviles en CH3NH3PbI3 contribuye a su alto rendimiento.
• Mejorar la movilidad de los electrones en capas adyacentes de óxido metálico podría aumentar aún más la eficiencia de las células solares de perovskita.