オーガノメタルハリドペロブスキート太陽電池材料の合理化:超高速充電生成,高およびマイクロ秒間のバランスの取れた移動性,および遅い再結合

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• フォトボルトイカは,太陽光発電の
• 固体物理 固体物理学

背景:

• 有機金属ハリドペロブスキート太陽電池は,高電力変換効率を示し,最大15%に達します.
• この性能を制御する基本的な光物理的性質は,完全に理解されていません.
• CH3NH3PbI3は,これらの高効率の太陽電池の重要な材料です.

研究 の 目的:

• CH3NH3PbI3ペロブスキートにおける電荷载体生成と再結合の時間スケールを調査する.
• CH3NH3PbI3ペロブスキート材料の電荷輸送特性を決定するために.
• ペロブスキート太陽電池の性能を制限または向上させる光物理学的メカニズムを解明する.

主な方法:

• 光発光スペクトロスコピーは,光発光スペクトロスコピーを用います.
• 暫定吸収スペクトロスコピーは,一時的な吸収スペクトロスコピーを用います.
• 時間解像度テラヘルツとマイクロ波伝導度測定

主要な成果:

• 電子穴対は,光刺激によって瞬時に生成され,2ピコ秒で解離する.
• CH3NH3PbI3は,微秒の時間スケールまで持続する,バランスのとれた電子と穴の移動 (25 cm(2) V(-1) s(-1)) を有する高度な移動電荷を示しています.
• TiO2に電子を注入することは効率的 (<1 ps) であるが,TiO2の電子の移動性が低いため制限され,不均衡な輸送を引き起こす.
• CH3NH3PbI3の移動電荷の崩壊は遅いもので,数十マイクロ秒に及ぶ.

結論:

• CH3NH3PbI3は,光吸収層と電荷輸送層の両方として顕著な固有特性を持っています.
• CH3NH3PbI3の移動電荷の緩やかな崩壊が,その高い性能に貢献しています.
• 隣接する金属酸化物層における電子の移動性を強化することで,ペロブスキート太陽電池の効率をさらに高めることができます.