在矿太阳能电池材料CH3NH3PbI3中强有力的共振诱导的重组中心
Michael L Agiorgousis1, Yi-Yang Sun, Hao Zeng
1Department of Physics, Applied Physics & Astronomy, Rensselaer Polytechnic Institute , Troy, New York 12180, United States.
这项研究表明,混合矿太阳能电池 (CH3NH3PbI3) 的内在缺陷由于强烈的共价性而形成深层陷. 控制载体度对于减轻重组和提高太阳能电池性能至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 无机有机混合矿是新兴的太阳能电池材料,效率接近20%.
- 了解甲基氧化 (CH3NH3PbI3) 等原型材料的缺陷化学是进一步开发的关键.
研究的目的:
- 通过使用第一原则计算来研究甲基氧化 (CH3NH3PbI3) 的独特缺陷化学.
- 阐明内在缺陷的性质及其对电子性能的影响.
主要方法:
- 使用第一原理计算来研究CH3NH3PbI3.3的缺陷化学.
- 对阴离子和离子结合特征的分析,包括二元和三元的形成.
- 肖克利-里德-霍尔分析以评估载体重组.
主要成果:
- 在Pb离子和I离子中都观察到强烈的共价性,导致在内在缺陷时形成Pb二元和I三元.
- 这些缺陷在特定的电荷状态下稳定,在带间隙内产生深层电荷状态过渡水平,这与之前的浅缺陷建议相反.
- 深层缺陷作为有效的重组中心,显著影响非平衡载体寿命.
结论:
- 在CH3NH3PbI3中形成深层缺陷需要仔细控制平衡载体度.
- 建议将费米能量保持在距离带边约0.3 eV的范围内,以尽量减少重组.
- 空缺和反现场缺陷被确定为影响载体寿命超出最佳费米能量水平的关键因素.
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