High Open-Circuit Voltages in Lead-Halide Perovskite Solar Cells - Experiment, Theory and Open Questions
卤化铅钙钛矿的最显著的特征之一是它们具有缓慢复合的能力，尽管这些材料大多在室温下从溶液中加工。当在太阳能电池中使用铅卤化物钙钛矿层时，缓慢的复合允许实现高的开路电压。该观点讨论了我们对铅卤钙钛矿中复合和开路电压的理解和实验数据的最新水平。一个特别的重点放在开放的问题，社区必须解决设计未来的光伏和光电子器件的基础上铅卤化物钙钛矿和其他半导体具有类似的性能。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Effect of Hole Transporting Layer in Charge Accumulation Properties of p-i-n Perovskite Solar Cells
使用三种代表性的有机和无机空穴传输层（HTL）研究了p-i-n钙钛矿太阳能电池的电荷累积性质：a）聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS，Al 4083），b）铜掺杂的氧化镍（Cu：NiOx）和c）氧化铜（CuO）。通过阻抗谱分析和建模，它表明，在HTL/Percent界面，PEDOT：PSS之间的Cu：NiOx和CuO分别减少电荷积累。这是由双层电容（Cdl）和界面电荷累积电容（Cel）的降低指示的，导致复合电阻（Rrec）的增加，从而减少了三个HTL之间的电荷复合事件。通过AFM测量还表明，减少的复合事件（随后是Rrec的增加）也是三个HTL之间的晶粒尺寸增加的结果，从而减少晶界面积。三种HTL的这些电荷累积性质导致基于PEDOT：PSS（8.44%）、Cu：NiOx（11.45%）和CuO（15.3%）的器件之间的功率转换效率增加。
2018-07-19 physics.app-ph
Highly efficient visible colloidal lead-halide perovskite nanocrystal light-emitting diodes
卤化铅钙钛矿在固态照明中的潜在用途已经吸引了人们的注意。随着太阳能电池的发展，钙钛矿发光二极管（PeLED）领域也在迅速发展。然而，它们在照明中的应用前景仍然不确定，这是由于器件性能的各种缺点，包括迄今为止可实现的发光效率的有限水平。在这里，我们展示了基于在室温下合成的胶体钙钛矿纳米晶体（PeNCs）的高效PeLED，其具有主导的一阶激子辐射（在固体膜中实现71%的光致发光量子产率），这与具有缓慢电子-空穴双分子辐射复合（二阶过程）的大块钙钛矿的情况不同。在这些PeLED中，通过在复合区达到电荷平衡，我们发现，俄歇非辐射复合，其显着的作用，在发射猝灭，有效地抑制在低驱动电流密度范围内。因此，这些器件达到了迄今为止报道的12.9%的创纪录的最大外部量子效率，以及在各种应用所需的1000 cd m-2以上的亮度水平下的30.3 lm W-1的前所未有的高功率效率。这些发现表明，在设备性能的可行水平下，PeNCs在LED照明和显示器中的应用前景广阔。
2018-01-31 physics.app-ph
Beyond 1 ms Charge-Carrier Recombination Dynamics in the CsPbBr3 Perovskite
本文研究CsPbBr3钙钛矿的载流子复合动力学，发现其寿命在低温下超1 ms、室温近100 μs，并通过TRMCD与建模证明该超长寿命由杂质电荷俘获主导，为叠层电池及光电探测等应用提供新思路。
2023-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Effects of Interfacial Recombination and Injection Barrier on the Electrical Characteristics of Perovskite Solar Cells
钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的载流子复合对电池的开路电压、短路电流、填充因子以及最终的功率转换效率等电性能有着深刻的影响。本文采用漂移扩散模型，从理论上研究了注入势垒、复合通道、载流子输运层掺杂特性和光强对PSC性能的影响。结果表明，由于钙钛矿和载流子传输层界面处的注入势垒，累积的载流子改变了整个PSC的电场分布。因此，在特定的外加电压下产生零电场，大大增加了界面复合，导致电流密度-电压（J-V）曲线的局部扭结。这一工作为有针对性地降低注入势垒和界面复合提供了一种提高PSC效率的有效策略。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Is more Phase Segregation better for mixed halide perovskite devices: Spatial randomness, Ion migration, and Non-radiative recombination
相分离是影响混合卤化物钙钛矿型光电器件稳定性和性能的一个临界现象。除了潜在的物理机制，空间模式和随机性与纳米级形态的相分离显着影响性能退化的主题，随着众多的参数组合，一直保持太复杂，到目前为止解决。鉴于此，与MAPbI1.5Br1.5作为一个模型系统，在这里，我们解决的关键因素的影响，如空间随机性的相分离，离子迁移的影响，以及增加非辐射复合在材料界面的效果。有趣的是，我们的分析模型和详细的统计模拟表明，一个独特的趋势形态演变增加相分离的结果，令人惊讶的是，在效率的恢复，而在晶粒/域边界的非辐射复合的结果在效率下降。此外，我们的定量和预测性的估计，确定关键参数的接口状态，超过设备的可变性可能是一个重要的系统级瓶颈。实际上，这些估计广泛适用于经历相分离的系统，并且从稳定性问题到试图阻止相分离的工程方法，对基于钙钛矿的光电子器件具有有趣的影响。
2021-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
How nanotextured interfaces influence the electronics in perovskite solar cells
Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS)（魏尔斯特拉斯应用分析与随机性研究所）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（柏林亥姆霍兹材料与能源中心有限公司）；Zuse Institute Berlin（楚泽柏林研究所）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；JCMwave GmbH（JCMwave有限公司）；Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin（柏林应用技术经济大学）
本研究通过多维模拟揭示纳米纹理如何通过重新分布电场影响钙钛矿太阳能电池的电子性能，并提供设计下一代器件的指导。
2025-12-16 physics.app-ph physics.comp-ph
State-of-the-Art Perovskite Solar Cells Benefit from Photon Recycling at Maximum Power Point
太阳能电池需要光子再循环以实现接近Shockley-Queisser理论极限的开路电压（$V_{OC}$）和功率转换效率（PCE）。在金属卤化物钙钛矿太阳能电池中，由于钙钛矿材料质量和非辐射复合率（$k_{1}$）的高度可变性，来自光子再循环的可实现的性能增益仍然不确定。在这项工作中，我们研究国家的最先进的$\textrm{Cs}_{0.05}(\textrm{MA}_{0.17}\textrm{FA}_{0.83})_{0.95}\textrm{Pb}(\textrm{I}_{0.83}\textrm{Br}_{0.17})_{3}$薄膜和分析的影响，不同的非辐射复合率的光子回收和设备的性能。重要的是，我们预测了光子再循环在最大功率点（MPP）的影响，证明了辐射极限的绝对PCE增加高达2.0%，主要是由于$V_{MPP}$增加了77 mV。即使在有限的非辐射复合的情况下，当在开路下测量的非辐射寿命和外部LED电致发光效率$Q_{e}^{LED}(\textrm{V}_{OC})$分别超过2 $μ$ s和10%时，也可以实现来自光子再循环的益处。这项分析阐明了充分利用光子回收的机会，将钙钛矿太阳能电池的实际性能推向理论极限。
2019-01-24 physics.app-ph
Approaching the limits of optoelectronic performance in mixed cation mixed halide perovskites by controlling surface recombination
我们证明了表面复合在混合阳离子，混合卤化物钙钛矿，FA0.83Cs0.17Pb（I0.85Br0.15）3的关键作用。通过用可聚合的路易斯碱（3-氨丙基）三甲氧基硅烷（APTMS）钝化非辐射缺陷，我们转变这些薄膜。我们证明了平均少数载流子寿命> 4 μs，几乎单指数单分子PL衰减，以及伴随的高外部光致发光量子效率（> 20%，对应于最大理论准费米能级分裂的~97%）在低激发注量。我们使用多机构交叉验证的XPS和UPS测量确认了FA 0. 83 Cs 0. 17 Pb（I 0. 85 Br 0. 15）3钙钛矿的组成和价带边缘位置。我们将APTMS表面钝化扩展到更高的带隙双阳离子（FA，Cs）组合物（1.7 eV，1.75 eV和1.8 eV）以及广泛使用的三重阳离子（FA，MA，Cs）组合物，并观察表面钝化后显着的PL和PL寿命的改善。最后，我们证明了FA0.83Cs0.17Pb（I0.85Br0.15）3的平均表面复合速度（SRV）从~1000 cm/s降低到~10 cm/s后APTMS钝化。我们的研究结果表明，表面介导的复合是主要的非辐射损耗途径在MA-免费的混合阳离子混合卤化物膜具有一系列不同的带隙，这是一个问题，观察到广泛的钙钛矿活性层和反应性电接触。这项研究表明，表面钝化和接触工程将使这些材料的近理论器件效率。
2020-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Origin of the voltage gap and recombination losses in all-perovskite tandem solar cells
本研究通过绝对电致发光高光谱成像定位全钙钛矿叠层电池的电压损失来源，发现窄带隙子电池贡献最大，为优化工艺指明方向。
2025-10-16 physics.app-ph physics.optics
Ion Induced Passivation of Grain Boundaries in Perovskite Solar Cells
具有优异稳定性的高效率大面积电池的展示是钙钛矿太阳能电池（PSC）商业化的重要要求。随着高质量钙钛矿晶粒的报道，很明显，这种大面积电池的性能将受到晶界（GB）处载流子复合和离子迁移等现象的强烈影响。在这里，我们开发了一个建模框架，以解决由于GB在大面积PSC的性能限制。通过详细的数值模拟，我们表明，光载流子复合有一个非平凡的依赖于GBs的取向。有趣的是，我们发现，在GB的离子导致显着的性能恢复通过场效应钝化，这是受关键参数，如离子的密度和极性，以及GB的位置。这些结果对长期稳定性具有有趣的影响，因此与大面积基于多晶的薄膜太阳能电池如PSC、CIGS、CZTS等的性能优化相关。
2018-11-27 physics.app-ph
Comparative studies of optoelectrical properties of prominent PV materials: Halide Perovskite, CdTe, and GaAs
我们比较了三种具有代表性的高性能光伏材料：卤化物钙钛矿MAPbI 3，CdTe和GaAs，在光致发光（PL）效率，PL线型，载流子扩散和表面复合方面，在多个订单的光激发密度。一个解析模型被用来描述PL强度的激发密度依赖性，并提取内部PL效率和多个相关的复合参数。使用PL成像技术来获得载流子扩散长度，而不使用PL猝灭剂，因此没有超出纯扩散的非预期影响。我们的研究结果表明，钙钛矿样品往往表现出较低的Shockley-Read-Hall（SRH）复合率在体和表面，因此更高的PL效率比无机同行，特别是在低激发密度下，即使没有或初步的表面钝化。PL谱和扩散分析表明，在钙钛矿材料中存在相当大的结构无序，因此光生载流子不处于全局热平衡，这反过来又抑制了非辐射复合。这项研究表明，相对较低的点缺陷密度，较少的有害表面复合，和适度的结构无序有助于在钙钛矿的高PV效率。这项比较光化学研究提供了更多关于基础材料科学的见解，并通过学习不同的技术来寻找最佳的器件设计。
2019-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Identifying dominant recombination mechanisms in perovskite solar cells by measuring the transient ideality factor
通过测量作为光强度的函数的开路电压（VOC）而确定的理想因子通常用作识别太阳能电池中的主导复合机制的手段。然而，将这种Suns-VOC技术应用于钙钛矿电池是有问题的，因为VOC以取决于先前施加的偏压（Vpre）、光强度和器件架构/处理的方式随时间演变。在这里，我们表明，占主导地位的重组机制在两个结构相似的CH 3 NH3 PbI 3装置中含有介孔Al 2 O3或TiO 2层，可以确定从签名的瞬态理想因子应用程序的正向偏压，Vpre，在黑暗中的设备。瞬态理想因子，测量通过监测在不同的光强度的VOC的时间演变。瞬态理想的初始值与相应的光致发光与强度以及电致发光与电流密度的测量是一致的。模型化设备上的测量，其中包括移动离子电荷的影响，随时间变化的模拟表明，肖克利读取霍尔（SRH）重组通过深陷阱在电荷收集接口是占主导地位的两个设备。使用瞬态光电压测量叠加在不断变化的VOC的双面设备，我们进一步表明，电荷收集界面延伸到整个介孔TiO 2层，与对应于SRH重组在大部分的膜的瞬态理想签名一致。该信息不能从仅由稳态VOC值确定的理想因子中推断。我们开发的方法将有助于通过与我们预测的一系列可能的复合方案的瞬态理想签名进行比较，来识别钙钛矿器件新变体中的性能瓶颈。
2018-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhancing the Open-Circuit Voltage of Perovskite Solar Cells by up to 120 mV using π-Extended Phosphoniumfluorene Electrolytes as Hole Blocking Layers
在ITO/PEDOT：PSS/MAPbI 3/PCBM/HBL/Ag结构的倒置结构平面钙钛矿太阳能电池（PVSC）中引入了4种π-扩展的磷芴电解质（π-PFE）作为空穴阻挡层（HBL）。π-PFE的深位最高占据分子轨道（HOMO）能级有效地阻挡空穴，减少接触复合。我们证明了π-PFEs的掺入在PCBM/Ag界面处引入了偶极矩，导致器件的内建电势显著增强。与常用的浴铜灵HBL相比，这种增强导致器件的开路电压增加高达120 mV。实验和数值模拟结果都证实了这一点。我们的工作表明，通过小分子电解质的传输层/接触界面的界面工程是抑制钙钛矿器件中的非辐射复合和补偿空穴传输层/钙钛矿界面处的非理想能量对准的有希望的途径。
2019-06-13 physics.app-ph
Evolution of performance parameters of perovskite solar cells with current-voltage scan frequency
本文提出用大幅正弦波激励分析钙钛矿太阳能电池的电流-电压曲线，通过求解电荷收集与复合方程组揭示扫描频率对迟滞和性能参数的影响机制。
2024-07-01 physics.app-ph
High-Performance Flexible All-Perovskite Tandem Solar Cells with Reduced VOC-Deficit in Wide-Bandgap Subcell
在各种类型的基于钙钛矿的叠层太阳能电池（TSC）中，全钙钛矿TSC对于建筑和车辆集成的光致发光或空间能源领域具有特别的吸引力，因为它们可以在具有非常高的功率重量比的柔性和轻质衬底上制造。然而，柔性全钙钛矿串联的效率远远落后于其刚性对应物，主要是由于在柔性基板上开发高效宽带隙（WBG）钙钛矿太阳能电池以及WBG钙钛矿子电池中的低开路电压（VOC）的挑战。在这里，我们报告说，使用自组装单层作为空穴选择性接触有效地抑制了界面复合，并允许随后的1.77 eV的WBG钙钛矿具有优异的光电质量的均匀生长。此外，我们采用2-噻吩乙基氯化铵进行沉积后处理，以进一步抑制体相和界面复合，将WBG顶部电池的VOC提高到1.29 V。基于此，我们提出了第一个概念验证的四端全钙钛矿柔性TSC，PCE为22.6%。当集成到双端柔性串联时，我们实现了23.8%的柔性全钙钛矿TSC，具有2.1 V的优异VOC，这与在刚性衬底上生长的28%全钙钛矿串联上报道的VOC相当。
2022-07-25 physics.app-ph
Perovskite solar cells dominated by bimolecular recombination -- how far is the radiative limit?
本文实验证明双分子复合主导的钙钛矿太阳能电池接近辐射极限，提出新表征方案反推复合参数，并统一解释多种实验趋势，助力效率优化。
2024-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
From Dye Sensitized to Perovskite Solar Cells, The Missing Link
钙钛矿太阳能电池的基本工作机制仍然是一个难以捉摸的研究课题。将阻抗谱（IS）应用于钙钛矿基器件会产生不常见的特征和误导性输出，主要是由于缺乏用于解释结果的稳定模型。在这项工作中，我们控制钙钛矿前体浓度，以制造一系列具有不同钙钛矿吸收剂量的钙钛矿基太阳能电池。低浓度器件呈现出众所周知的染料敏化太阳能电池（DSSC）阻抗模式。随着钙钛矿含量的增加，薄膜钙钛矿太阳能电池（PSCs）的特征阻抗谱出现。这种转变的特征在于工作原理的变化，由主导电容的演变决定：从具有隔离钙钛矿域的设备中的TiO 2的中频化学电容，到将光谱分成两部分的大低频电容信号，但对最终设备性能没有直接影响。这项研究允许实验链接，在阻抗行为方面，PSC与其余的太阳能电池设备通过DSSC。我们观察到，它是不可能分配一个单一的物理起源，以确定在阻抗谱中的不同电阻，除了串联电阻。相反，电阻元件呈现来自不同物理过程的贡献，观察到输运-复合耦合。基于这种分析，我们提供了一个等效电路模型来评估PSC的阻抗模式，这是直接影响最终性能的过程（即考虑与传输相关和与复合相关的损耗），这是进一步开发钙钛矿光催化剂的关键工具。
2019-06-22 physics.app-ph
Insights from Device Modeling of Perovskite Solar Cells
从这个角度来看，我们探讨了从这些设备的建模和模拟中获得的钙钛矿太阳能电池的设备物理的见解。我们讨论了一系列影响钙钛矿太阳能电池建模的因素，包括离子的作用，介电常数，态密度和复合损耗的空间分布。通过关注钙钛矿光伏器件中非理想能量对准的影响，我们证明了低复合钙钛矿材料的独特功能-形成界面，主要是电子，自感偶极子，导致显着增加内置电位和器件开路电压。最后，我们讨论了未来的方向，设备建模在钙钛矿photoprophics领域，描述了一些悬而未决的问题，其中设备模拟可以作为一个特别强大的工具，在该领域的未来发展。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reduced Recombination via Tunable Surface Fields in Perovskite Solar Cells
通过钝化或表面场工程来减少半导体表面处的能量损失的能力已经成为制造高效光伏（PV）和光电子器件的重要步骤。类似地，具有准2D异质结构的新兴卤化物钙钛矿的表面改性现在普遍存在，以实现PV功率转换效率（PCE）> 22%，并且已经使得单结PV器件达到25.7%，但是通常仍然缺乏对这些处理如何起作用的基本理解。由于目前没有具体的选择和设计规则，这就为最大限度地提高效益造成了瓶颈。在这里，我们揭示了在钙钛矿PV器件中发现的一种新型可调钝化策略和机制，该器件是第一个达到> 25%PCE里程碑的器件，这是通过用溴化己基铵（HABr）对大块钙钛矿层进行表面处理实现的。我们揭示了同时形成的碘化物丰富的二维层随着Br卤化物梯度实现通过部分卤化物交换，从缺陷的表面和晶界延伸到体层。我们演示和直接可视化的二维层厚度，卤化物梯度，和能带结构的可调性使用一个独特的组合的深度敏感的纳米级表征技术。我们表明，这种界面的优化可以延长载流子寿命的值> 30 μs，这是最长的值报告的直接带隙半导体（GaAs，InP，CdTe）在过去的50年。重要的是，这项工作揭示了一种全新的策略和旋钮，用于优化和调整半导体界面处的复合和电荷传输，并可能在实现下一组钙钛矿器件性能记录方面建立新的前沿。
2022-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
An analysis of carrier dynamics in methylammonium lead triiodide perovskite solar cells using cross-correlation noise spectroscopy
利用互相关电流噪声谱，我们研究了甲基铵三碘化铅太阳电池中的载流子动力学。该方法为具有平面多层结构的器件提供了空间选择性，有效地放大了来自堆叠的最具电阻性的元件的电流噪声贡献。在所研究的太阳能电池中，我们观察到接近全尺寸的散粒噪声，表明由单一源产生的噪声占主导地位，可能是钙钛矿和螺-OMeO 2空穴传输层之间的界面。我们认为，强1/f噪声项有贡献的钙钛矿层和界面。它显示出对光电流$S \propto I^{1.4}$（而不是通常的$S \propto I^2$）的非理想依赖性，这可能是由于电流诱导的卤化物迁移。最后，我们观察到产生-复合噪声。该过程的弛豫时间随光电流线性增长，这允许将该贡献归因于钙钛矿体吸收层中的双分子复合。外推我们的结果，我们估计，在标准的1太阳照明的电子-空穴复合时间为5微秒。
2020-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultra-long charge carrier recombination time in methylammonium lead halide perovskites
金属卤化物钙钛矿（MHP）由于其优异的光伏特性而在太阳能电池中具有潜在的应用前景。近年来，基于MHP的太阳能电池的功率转换效率从最初的几个%迅速提高到单结器件的25%以上。因此，考虑到其低成本和易于制造，基于MHP的太阳能电池已成为发展最快的光伏技术。在这方面，最近的许多工作主要是基于甲基铵MHP的吸收剂材料，例如MAPbX $_3$，其中MA=CH $_3$ NH $_3$，X=Cl、Br和I。在这里，我们提出了在$4$至$290\ \text{K}$的非常宽的温度范围内对三种母体MAPbX $_3$的各种晶型进行的非接触式时间分辨光电导测量的结果，即，MAPbCl $_3$、MAPbBr $_3$和MAPbI $_3$。这种方法是通过使用一个高品质因数（Q）的微波谐振器，它与市售的微波桥配备了自动频率控制（AFC）和氦气流低温恒温器合作。
2022-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface Saturation Current Densities of Perovskite Thin Films from Suns-Photoluminescence Quantum Yield Measurements
本文提出利用Suns-光致发光量子产率测量分析提取钙钛矿薄膜表面饱和电流密度，并证实不同厚度多晶钙钛矿中的非辐射双分子复合来源于表面。
2023-06-07 physics.app-ph physics.optics
Can we use time-resolved measurements to get Steady-State Transport data for Halide perovskites?
时间分辨的脉冲激发方法被广泛用于推断半导体的光电性质，现在还包括卤化物钙钛矿（HaP），特别是输运性质。然而，迄今为止，尚未报告对其适用性的评价以及将结果用于上述目的的理由。为了检查我们是否可以从脉冲测量结果中了解稳态光输运性质，我们在这里表明，虽然脉冲测量可以用于提取HaPs的重组动力学信息，但应非常小心。一个问题是在激发过程中或作为激发的结果，材料中没有引起变化，另一个问题是脉冲激发衍生的数据在多大程度上可以用来找到相关的稳态参数。为了回答后一个问题，我们重新审视了脉冲激发，并提出了一种新的方法来比较脉冲和稳态测量在不同的激发强度。我们进行了稳态光电导和双极扩散长度的测量，以及脉冲TR-MC和TR-PL测量作为激发强度的函数在不同的MAPbI 3薄膜的相同样品上，并找到良好的准定量的结果之间的协议，解释它们与广义的单能级复合模型，描述的光输运的HaP吸收体的基本物理。此外，我们发现的第一个实验表现的几个有效的复合制度之间的边界存在于HAP，通过分析其光输运行为作为激发强度的函数。
2018-05-01 physics.app-ph
Quantifying Efficiency Loss of Perovskite Solar Cells by a Modified Detailed Balance Model
建立了修改后的细致平衡模型来理解和量化钙钛矿太阳能电池的效率损失。该模型考虑了光吸收对短路电流的影响、接触层和输运层对载流子输运的影响以及复合和光子再循环对开路电压的影响。我们的理论和实验结果表明，对于实验优化的钙钛矿太阳能电池的功率转换效率为19%，25%的光损耗，35%的非辐射复合损耗和35%的欧姆损耗是接近31%的效率极限的钙钛矿太阳能电池的三个主要损耗因素。我们还发现，光损耗将攀升到40%的薄有源层设计。此外，错误配置的传输层将引入超过15%的能量损失。最后，钙钛矿-界面诱导的表面复合、欧姆损耗和电流泄漏应进一步降低，以提高器件效率并消除滞后效应。这项工作有助于对钙钛矿太阳能电池器件物理的基本理解。该模型为光伏科学技术提供了一个系统的设计和分析工具。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Trap states impact photon upconversion in rubrene sensitized by lead halide perovskite thin films
使钙钛矿薄膜成为光伏应用中理想的吸收体材料的相同光学和电子性质在光子上转换器件中也是有益的。在这篇文章中，我们研究了基于甲基铵甲脒三碘化铅（MAFA）的钙钛矿薄膜的红三重态敏化。为了阐明陷阱态对自由载流子寿命的影响，我们制备了三种不同厚度的MAFA钙钛矿薄膜。通过测量在不同的激发能量密度下的光致发光特性的变化，我们发现，普遍的复合机制从单分子的较薄的膜转移到双分子的较厚的MAFA膜的复合，表明减少浅陷阱辅助复合。红荧烯的加入显示了对MAFA表面的钝化作用，但由于电荷转移到红荧烯的三重态，增加了额外的猝灭途径。我们观察到，有效的三重态-三重态湮灭的阈值随着MAFA厚度的增加而向较低的入射功率移动，这表明电荷转移到三重态与非辐射陷阱填充竞争。因此，将自由电子和空穴注入到上转换有机半导体中可以为红荧烯的敏化提供新的途径，并且可以允许我们摆脱高效激子单线态到三线态转换器的必要性。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Performance Loss Analysis and Design Space Optimization of Perovskite Solar Cells
虽然近年来钙钛矿太阳能电池领域的性能提高令人印象深刻，但现在很明显，在现有文献之外的进一步优化将需要对各种损耗机制进行详细分析。在这里，我们通过详细的光学和电学特性的数值模拟来解决同样的问题。我们量化了各种损耗，如光损耗（5-6%），复合损耗（3-4%），电阻损耗对俄歇有限的实际效率限制。此外，我们说明的计划，导致减少这些损失，并最终提高效率。此外，我们还对钙钛矿结构的最佳厚度进行了分析，并对影响最佳厚度的因素进行了详细的讨论。
2018-03-12 physics.app-ph
Deducing the key physical properties of a perovskite solar cell from its impedance response: insights from drift-diffusion modelling
解释钙钛矿太阳能电池（PSC）的阻抗响应比大多数其他光致发光材料更具挑战性。这是由于各种原因，其中最重要的是金属卤化物钙钛矿的混合离子-电子传导性质以及制造稳定且可再现的器件的困难。对各种PSC进行的实验研究产生了各种阻抗谱形状。然而，它们都具有共同的特征，其中最值得注意的是，它们具有至少两个信号，在高频和低频下，具有对温度、照明和电偏置的不同特征响应。它示出，通过结合实验和漂移扩散模型的离子和载流子的传输和重组内的电池，这些共同的特点是很好地再现的模拟。此外，我们表明，高频响应包含所有的关键信息有关的PSC的稳态性能，即它是一个签名的重组机制，并提供了一个措施的电荷收集效率。此外，稳态性能受到钙钛矿层内移动离子电荷分布的显著影响。因此，应使用在电池预期运行的稳态电压状态下进行的高频阻抗测量来比较不同器件的电特性。
2020-03-16 physics.app-ph
Nanoscale charge accumulation and its effect on carrier dynamics in tri-cation perovskite structures
纳米尺度的扫描探针显微镜研究提供了重要贡献的有机-无机卤化物钙钛矿（OIHP）作为光电子器件的快速发展。器件级性能的进一步改善需要更深入地了解性能限制机制，如离子迁移，相分离及其对纳米和宏观尺度电荷提取的影响。在这里，我们研究了动态电响应Cs0.05（FA0.83-MA0.17）0.95PbI3-xBrx钙钛矿结构，采用传统的和微秒时间分辨开尔文探针力显微镜（KPFM）。我们的研究结果表明，强烈的负电荷载流子捕获光照和非常缓慢（> 1 s）的电荷弛豫在晶界上。微秒尺度上的快速电子复合和传输动力学探测的时间分辨KPFM显示扩散的载流子向晶界，并表示局部较高的复合率，由于内在的空间异质性。揭示的纳米级静电效应总结在混合卤化物CsFAMA的集体模型。多层太阳能电池结构的结果绘制纳米级离子传输，电子积累，复合性能和最终的设备性能之间的直接关系。我们的研究结果扩展了目前的理解复杂的载流子动力学在稳定的多阳离子OIHP结构。
2020-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fill Factor Losses and Deviations from the Superposition Principle in Lead-Halide Perovskite Solar Cells
提高当前一代钙钛矿太阳能电池的填充因子是进一步提高效率的关键。因此，迫切需要量化填充因子损失的方法。量化太阳能电池中欧姆和非欧姆电阻损耗的经典方法是基于在相等复合电流密度下分析的黑暗中和照明下的电压之间的比较。应用于钙钛矿太阳能电池，我们观察到欧姆串联电阻与电压依赖性电阻的组合，其在短路和低正向偏压下最突出。后者很可能是由电子和/或空穴传输层的差的传输性质引起的。通过测量钙钛矿太阳能电池的光致发光作为施加电压的函数，我们提供了直接的证据，高准费米能级分裂在低和中等正向偏压，大大超过了外部施加的电压。这种准费米能级分裂导致复合损耗，从而降低了太阳能电池的短路电流和填充因子。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Understanding the Effect of Lead Iodide Excess on the Performance of Methylammonium Lead Iodide Perovskite Solar Cells
本研究结合第一性原理模拟与表面敏感光谱技术，揭示了过量碘化铅通过能带排列、缺陷调节及载流子动力学影响甲脒铅碘钙钛矿太阳能电池效率提升的机制。
2022-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single Best Fits Can Be Misleading: Resolving Common Trapping Signatures across FA--Cs Perovskites
Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB)（亥姆霍兹柏林中心）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；South Denmark University (SDU)（南丹麦大学）
本研究通过结合时间分辨光致发光、SRH模型和贝叶斯推断，在FA-Cs钙钛矿系列中识别出共同的陷阱特征，揭示了陷阱填充的普遍性及限制性能的非辐射复合通道。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast and Bright Quantum Emitters from the Cavity Coupled Single Perovskite Nanocrystals
本研究成功将单个高稳定性CsPbBr3钙钛矿纳米晶体与圆形布拉格光栅耦合，实现了亮度增强5.4倍、复合率提升1.95倍的超快单光子发射，对量子光学应用具有重要意义。
2023-04-06 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Influence of the Cathodes Microstructure on the Stability of Inverted Planar Perovskite Solar Cells
钙钛矿太阳能电池（PSC）的主要挑战之一是其稳定性，这是由于环境引起的钙钛矿分解。所产生的分解化合物是可移动的，因此，除了提高吸收层中的复合速率之外，还可以与载流子提取层或接触金属化反应。在这方面的贡献，不同的接触金属化层，如铝（Al），银（Ag），金（Au）和镍（Ni）的存储稳定性的倒置平面甲基铵碘化铅（MMA）为基础的钙钛矿太阳能电池没有封装的影响进行了研究。在这项研究中，电流-电压（J-V）和阻抗测量结合扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDX）分析被用来检查和相关的结构设备信息与PSC电性能的发展。虽然对于使用Al、Ag或Au作为阴极电极的装置检测到强的钙钛矿分解和进一步的碘化物扩散到触点，但是Ni阴极的微结构抑制了这种分解过程。该实验允许实现具有Ni触点的基于Ni 3 O 4的太阳能电池，其在长达一个月的储存和在环境气氛中的选择AM 1.5测试中没有表现出低于制造值的效率降低。
2019-09-27 physics.app-ph
Loss Mechanism Analyses of Perovskite Solar Cells with an Equivalent Circuit Model
了解和量化影响钙钛矿太阳能电池功率转换效率的主要损耗因素是迫切需要的。本文从半导体物理的角度出发，导出了体复合电流和表面复合电流的解析表达式。在此基础上，综合考虑光损耗、串联和并联电阻损耗、体复合和表面复合损耗等因素，建立了描述实际钙钛矿太阳能电池电流密度-电压特性的等效电路模型。通过与漂移扩散模型的比较，漂移扩散模型的物理参数与等效电路模型的拟合参数吻合较好，验证了漂移扩散模型的可靠性。此外，将该电路模型应用于分析实验结果时，拟合结果与实验提供的物理研究结果具有良好的一致性。上述情况的相对拟合误差均小于2%。通过该模型，明确了复合的主导类型，并给出了表征不同损耗机制的分裂电流密度-电压曲线，直观地揭示了效率损耗的物理机理。此外，通过计算开路电压条件下的效率损失率，量化上述损失机制变得简单和引人注目。因此，该模型提供了一个指导方针，从电路级的角度接近效率极限。该模型是理解钙钛矿太阳能电池器件物理的综合模拟和分析工具。
2021-03-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.class-ph
Stable self-charged perovskite quantum rods for liquid laser with near-zero threshold
通过态工程和Mn掺杂策略开发稳定自充电钙钛矿量子棒，将非辐射俄歇复合降低两个数量级，实现近零阈值（0.098）的液体激光器，创QD激光器最低阈值纪录。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
On the effect of surface recombination in thin film solar cells, light emitting diodes and photodetectors
薄膜二极管中的辐射和非辐射载流子复合在确定由下一代半导体（例如有机物、钙钛矿和纳米晶体）制成的电子器件的效率方面起着关键作用。在这项工作中，我们表明，降低体复合并不一定会导致电子器件的性能指标增强。从载流子提取和注入的角度来看，如果接触选择性不好，则太阳电池的开路电压、光电探测器的噪声电流和注入激光器的激射阈值等辐射极限都不能得到改善。采用数值漂移扩散模型研究了基于低迁移率半导体的双极薄二极管器件中接触区少子体复合和表面复合的相互作用。表面复合变得突出的情况下，减少体复合强度时，非选择性接触，即。e.采用金属或具有不完美的电荷选择性夹层的接触。最后，我们推导出分析近似的情况下，扩散限制的表面复合的少数载流子在欧姆接触占主导地位的暗电流。这些结果表明，在具有抑制体复合的系统中，具有完美的选择性接触变得至关重要-这对于由下一代半导体制成的未来最先进的薄膜太阳能电池、发光器件和光电探测器是一个具有挑战性的要求。
2019-05-17 physics.app-ph
Fully printed flexible perovskite solar modules with improved energy alignment by tin oxide surface modification
针对全印刷柔性钙钛矿太阳能电池界面复合损失大的问题，该研究在氧化锡电子传输层与钙钛矿层间引入富勒烯取代的烷基膦酸偶极层，有效降低能垒并抑制界面复合，实现了17.0%的光电转换效率及优异的机械柔韧性与环境稳定性，推动了柔性钙钛矿光伏的商业化进程。
2024-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The hysteresis-free behavior of perovskite solar cells from the perspective of the measurement conditions
我们研究了使用特定的预处理和测量条件可以在多大程度上再现钙钛矿太阳能电池的无钙钛矿行为。由于目前有越来越多的钙钛矿太阳能电池没有J-V滞后的报告，因此区分真正的性能改进和测量伪影至关重要。我们专注于影响动态J-V扫描的两个参数，即偏置扫描速率和偏置极化电压，并指出测量条件，以实现无干扰的行为。在这方面，我们讨论了定义的滞后指数（HI）的动态J-V扫描的表征的适用性。使用HI，老化的影响也进行了研究，一方面建立了样品降解和最大滞后的变化之间的潜在联系，和弛豫时间尺度的缓慢过程，另一方面。预极化引起的复合效应被确定。此外，我们基于样品预偏置的分析揭示了关于两种类型的缓慢过程的潜在指示，具有两种不同的弛豫时间尺度，这提供了关于离子迁移的进一步见解。
2019-02-21 physics.app-ph
Carrier-Resolved Photo Hall Measurement in World-Record-Quality Perovskite and Kesterite Solar Absorbers
本文提出一种载流子分辨光霍尔技术，通过新恒等式和旋转平行偶极线交流场霍尔系统，首次在光照下同时获取世界纪录级钙钛矿与黄锡矿薄膜的载流子类型、密度、迁移率及复合寿命等关键参数。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Boosting Perovskite Solar Cell Stability: Dual Protection with Ultrathin Plasma Polymer Passivation Layers
本研究通过在电子传输层/钙钛矿和钙钛矿/空穴传输层界面引入金刚烷等离子体聚合物双重钝化层，有效抑制离子缺陷和湿度及紫外光诱导降解，使钙钛矿太阳能电池在100%相对湿度下4000分钟后仍保持80%初始效率。
2024-12-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficiency limits of Perovskite Solar Cells with Transition Metal Oxides as Hole Transport Layers
过渡金属氧化物（TMO）如MoOx越来越多地被探索作为用于基于钙钛矿的太阳能电池的空穴传输层。由于它们的大功函数，这种太阳能电池的空穴收集机制与其他材料如PEDOT：PSS根本不同，并且相关的器件优化没有很好地阐明。此外，这种架构对离子迁移所带来的挑战的前景还有待探讨-我们在这方面的贡献，通过详细的数值模拟严格审查。奇怪的是，我们发现，对于类似的离子密度和界面复合速度，离子迁移是更有害的Percent太阳能电池与TMO接触层具有低得多的可实现的效率限制（21%）。这项工作所分享的见解应该在长期稳定性，效率下降方面引起社区的广泛兴趣，因此可以帮助严格评估TMO作为钙钛矿太阳能电池空穴接触层的前景和前景。
2021-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ionic-to-electronic current amplification in hybrid perovskite solar cells: ionically gated transistor-interface circuit model explains hysteresis and impedance of mixed conducting devices
混合钙钛矿半导体中的移动离子为电子器件引入了新的自由度，这表明了光致发光之外的应用。需要一个直观的器件模型来描述离子和电子电荷转移之间的相互作用，以释放该技术的全部潜力。我们将钙钛矿接触界面描述为晶体管，其将离子电荷再分布耦合到控制电子注入和复合的能量屏障。这揭示了异相电子电流和离子电流之间的放大因子。我们的研究结果提出了一种策略，设计薄膜电子元件与大型，可调，电容器和电感器的特性。由此产生的简单的等效电路模型，我们验证了与时间相关的漂移扩散模拟测量的阻抗谱，允许钙钛矿太阳能电池的行为的一般描述和解释。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improvement of both performance and stability of photovoltaic devices by in situ formation of a sulfur-based 2D perovskite
具有优异性能的超导太阳能电池（PSC）已被公认为光伏技术的潜在候选者。然而，活性钙钛矿层中的缺陷诱导非辐射复合，这限制了PSC的性能和稳定性。基于噻吩的2D结构的构建是用于混合PSC的表面钝化的重要方法之一，其可以将2D钙钛矿的稳定性的益处与3D钙钛矿的高性能结合。在此，合成了富硫间隔基阳离子2-噻吩乙胺碘化物（TEAI）作为用于构建三维/二维（3D/2D）钙钛矿双层结构的钝化剂。TEAI处理的PSC具有比3D钙钛矿（MAFAPbI 3）器件（17.42%）高得多的效率（20.06%）。利用时间分辨光致发光（TRPL）和飞秒瞬态吸收（TA）光谱研究了表面钝化对三维钙钛矿结构载流子动力学的影响。此外，TEAl处理的钙钛矿装置的稳定性测试揭示了湿（RH ~ 56%）和热稳定性的显著改善，因为硫基2D（TEA）2 PbI 4材料在3D表面上自组装，使得钙钛矿表面疏水。我们的研究结果提供了一个可靠的方法，以提高器件的稳定性和性能，为PSC的产业化铺平了道路。
2022-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficient and Stable PbS Quantum Dot Solar Cells by Triple-Cation Perovskite Passivation
溶液处理的量子点（QD）具有制造低成本、柔性和大规模太阳能收集装置的高潜力。最近已经证明，当与标准配体钝化相比时，采用单一单价阳离子钙钛矿溶液用于PbS QD表面钝化的混合装置表现出增强的光伏性能。本文中，我们证明了使用三重阳离子Cs0.05（MA0.17FA0.83）0.95Pb（I0.9Br0.1）3钙钛矿组合物用于量子点的表面钝化产生高效太阳能电池，其在1200小时货架储存后保持其初始性能的96%。我们确认周围的PbS纳米晶体的钙钛矿壳形成的光谱技术以及高分辨率透射电子显微镜。我们发现，三重阳离子壳层的结果在一个有利的充满活力的对齐点的核心，导致减少重组由于电荷限制，而不限制在活性层中的传输。因此，通过单步膜沉积制造的光伏器件达到了11.3%的最大AM1.5G功率转换效率，超过了大多数先前报道的采用钙钛矿钝化的PbS太阳能电池。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Identifying and understanding the positive impact of defects for perovskites optoelectronic devices
本研究突破缺陷有害的传统认知，提出利用半导体缺陷俘获光生载流子提升光电导增益的方法，制备出创纪录性能的光电探测器，为高性能光电探测器设计提供新思路。
2024-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improved evaluation of deep-level transient spectroscopy on perovskite solar cells reveals ionic defect distribution
未来开发高效稳定的金属卤化物钙钛矿太阳能电池的关键挑战之一与这些材料中离子的迁移有关。移动离子已被链接到观察的电流-电压特性的滞后，显示降低器件的稳定性对退化和作为复合中心内的有源层的带隙。在文献中，人们发现对于看似相似的钙钛矿材料，广泛传播的报道的离子缺陷参数（例如活化能），使得难以识别这些物质的性质。在这项工作中，我们进行了依赖于温度的深能级瞬态光谱（DLTS）的测量甲基铵碘化铅钙钛矿太阳能电池，并开发了一个扩展的正则化算法反演拉普拉斯变换。我们的研究结果表明，移动离子形成的发射率分布（即扩散常数的分布）为每个观察到的离子物种，这可能是负责在以前报道的缺陷参数的差异。重要的是，不同的DLTS模式，如光学和电流DLTS产生相同的缺陷分布。最后，我们的结果与传统的boxcar DLTS和阻抗谱（IS）的比较验证了我们的评估算法。
2020-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of doping, photodoping and bandgap variation on the performance of perovskite solar cells
大多数传统的半导体材料基于掺杂密度的控制来产生结，从而产生功能性和有效的电子和光电子器件。卤化物钙钛矿的技术开发最初很少使用钙钛矿层的电子掺杂概念，而是采用各种不同的接触材料来创建功能。只是最近，钙钛矿层的有意或无意掺杂更频繁地被用作解释某些器件中光伏或光电性能差异的重要因素。在这里，我们使用数值模拟来研究掺杂和光掺杂对光致发光量子产率以及其他器件相关指标的影响。我们发现掺杂可以通过使辐射复合更快来提高光致发光量子产率。这种效应可以有益于或有害于光伏性能，因为光致发光量子效率和开路电压的提高伴随着扩散长度的减小。这种减少将最终导致在高掺杂密度下的低效载流子收集。光伏性能可以在最佳掺杂密度下改善，这取决于一系列因素，例如不同层的迁移率和电子和空穴的捕获截面的比率。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pathways towards 30% efficient single-junction perovskite solar cells and the role of mobile ions
Peroxides半导体已经证明了出色的外部发光量子产率，实现了高功率转换效率（PCE）。然而，推进到高于单晶硅电池的效率状态的精确条件还没有很好地理解。在这里，我们建立了一个模拟模型，很好地描述了高效的p-i-n型钙钛矿太阳能电池和一系列不同的实验。然后，我们研究了重要的器件和材料参数，我们发现，通过使用高掺杂（10^19 cm-3）厚传输层（TL）或低掺杂TL（例如自组装单层）优化钙钛矿层上的内建电势，可以解锁30%的效率范围。重要的是，我们只考虑在最近的文献中已经证明的参数，即10 μ s的体寿命，10 cm/s的界面复合速度，1.5 eV的钙钛矿带隙和95%的EQE。对于1.4 eV的带隙，预测最大效率为31%。最后，我们证明，相对较高的移动离子密度并不代表一个显着的障碍，达到这种效率制度。因此，本文的结果有望持续改善PCE，直到钙钛矿在不久的将来成为最有效的单结太阳能电池技术。
2021-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dopant-free molecular hole transport material that mediates a 20% power conversion efficiency in a perovskite solar cell
有机分子空穴传输材料（HTM）对于钙钛矿太阳能电池（PSC）的可规模化制造是有吸引力的，因为它们比聚合物和无机HTM更容易以高纯度重复制备。还需要在没有掺杂剂和添加剂的情况下构建PSC，以避免令人生畏的工程和稳定性问题。我们在这里报告的功率转换效率（PCE）为20.6%的分子HTM在倒置（p-i-n）PSC没有任何掺杂剂或夹层。这一新的基准是通过以下发现而成为可能的：退火含有氧化还原活性三苯胺（TPA）单元的螺基无掺杂剂HTM（表示为DFH）经历垂直于基底的优先分子组织。这种结构顺序由DFH二氧六环基团的强分子间相互作用决定，提供了高的固有空穴迁移率（1 × 10 -3 cm 2 V-1 s-1）。DFH的退火膜还使得能够生长大的钙钛矿晶粒（高达2 μ m），其使PSC中的电荷复合最小化。DFH也可以以任何其他有机HTM的一小部分成本分离。
2019-08-12 physics.app-ph physics.chem-ph
Advancing Lead-Free FASnI3 Perovskite Solar Cells via Cu-Doped NiOx HTL Engineering: An Optoelectronic Analysis
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）；Green University of Bangladesh（孟加拉国绿色大学）
本研究通过Cu掺杂NiOx空穴传输层优化无铅FASnI3钙钛矿太阳能电池，经数值模拟与优化后，器件峰值功率转换效率达26.06%，显著提升了无铅钙钛矿太阳能电池的性能。
2026-09-01 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Operando Charge Carrier Dynamics by Intensity-Modulated Photoluminescence: From Perovskite Thin Films to Solar Cells
Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW)（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；Chair for Emerging Electronic Technologies, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学新兴电子技术系）
本文提出强度调制光致发光光谱（IMPLS）作为频域工具，在操作条件下测量钙钛矿薄膜及太阳能电池的载流子寿命，通过传递函数区分电荷转移与界面复合，并克服IMVS电容限制，解析出器件寿命。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale Chemical Heterogeneity Dominates the Optoelectronic Response over Local Electronic Disorder and Strain in Alloyed Perovskite Solar Cells
卤化物钙钛矿在光电子器件包括串联光电子器件中具有显著的性能。然而，鉴于钙钛矿表现出深的载流子陷阱以及空间组成和结构不均匀性，所有这些都应该对性能有害，这种特殊的性能是惊人的。在这里，我们通过提供卤化物钙钛矿设备中纳米级化学，结构和光电景观的全球可视化来解决这个长期存在的悖论，通过开发一套新的相关，多模态显微镜测量结合定量光谱技术和同步加速器纳米探针测量成为可能。我们表明，组成的无序占主导地位的光电响应，而纳米级的应变变化，即使是大幅度（~ 1%）只有微弱的影响。纳米尺度的组成梯度驱动载流子funerals到与低电子无序相关的局部区域，从与电子无序相关的陷阱团簇吸引载流子复合，并导致高的局部光致发光量子效率。这些测量结果揭示了竞争性纳米尺度景观的全球图景，通过空间化学无序增强了设备的缺陷容忍度，从而战胜了电子和结构无序。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
A new ideality factor for perovskite solar cells and an analytical theory for their impedance spectroscopy response
阻抗谱（IS）是一种相对简单的实验技术，通常用于获得有关光伏器件的物理和化学特性的信息。然而，钙钛矿太阳能电池（PSC）的非标准物理行为受到移动离子空位运动的严重影响，阻碍了获得一致理论来解释PSC阻抗数据的努力。这项工作纠正了这一疏忽，推导出一个简单的分析模型的PSC的阻抗响应的载流子动力学和离子空位运动的漂移扩散模型。非常好的协议之间的分析模型和更复杂的漂移扩散模型的制度（包括最大功率点），其中所施加的电压接近开路电压$V_{oc}$。这两种模型表现出良好的定性协议的实验IS数据在文献中，并预测许多观察到的异常特征，如“巨大的低频电容”和“感应弧”的尼奎斯特图中的PSC的阻抗测量发现。在PSC的物理性质已知的情况下，可以使用分析模型来预测复合电流$j_{rec}$以及电池的高频和低频电阻和电容，$R_{HF}$、$C_{HF}$、$R_{LF}$和$C_{LF}$。在细胞的物理性质未知的情况下，分析模型也可以用于从实验PSC阻抗数据中提取物理参数。{确定了对PSC物理学具有特别重要意义的新物理参数。这被称为电子理想因子，$n_{el}$，并且（与标准理想因子相反）可用于推断PSC中重组的主要来源，而与其离子性质无关。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
