在矿太阳能电池敏感器中离子扩散的第一原理研究
Jun Haruyama, Keitaro Sodeyama, Liyuan Han1,2
1∥Photovoltaic Materials Unit, National Institute for Materials Science, 1-2-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki 305-0047, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|August 11, 2015
概括
矿太阳能电池中的离子迁移会导致效率问题. 这项研究表明,离子和离子都能轻易移动,影响PSC的性能和稳定性.
科学领域:
- 材料科学
- 固态物理
- 可再生能源
背景情况:
- 电流-电压 (I-V) 曲线中的歇斯底里是矿太阳能电池 (PSC) 的重大挑战,阻碍了精确的效率评估和开发.
- 了解离子迁移机制对于提高PSC性能和长期稳定性至关重要.
研究的目的:
- 研究甲基酸 (MAPbI3) 和酸 (FAPbI3) 的离子扩散效应.
- 阐明 anionic 和 cationic 迁移在观察到的 PSC 的歇斯底里和衰老行为中的作用.
主要方法:
- 使用第一原理计算来确定离子空位迁移的激活能量.
- 对阳离子 (I-) 和阴离子 (MA+,FA+) 扩散障碍的分析.
主要成果:
- 计算的低激活能量 (约. 对于MAPbI3和FAPbI3中的I-离子扩散,类似于离子导体材料.
- 对于MA+和较大的FA+离子来说,已显示出较低的扩散障碍,这表明它们在偏差下在矿结构中的移动性.
- 这些发现支持PSC中离子位移的实验观测.
结论:
- 在MAPbI3和FAPbI3矿中,阴离子和阴离子都表现出显著的流动性,从而导致歇斯底里和降解.
- 降低空位度 (增强结晶性) 和利用更大的 (例如,FA+而不是MA+) 是抑制歇斯底里并提高PSC运行稳定的关键策略.
