Enhanced Power Point Tracking for High Hysteresis Perovskite Solar Cells: A Galvanostatic Approach
针对高滞后钙钛矿太阳能电池，提出一种恒电流MPPT算法及低成本硬件，实现大规模长期稳定性测量，显著提升运行性能与能量转换效率。
2023-12-05 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Revealing the Charge Transfer Dynamics Between Singlet Fission Molecule and Hybrid Perovskite Nanocrystals
单态裂变过程由于其提高光伏效率和突破肖克利-奎塞尔极限的潜力而受到广泛关注。在光伏器件中，钙钛矿材料在过去十年中显示出巨大的进步。因此，在钙钛矿装置中组合单线态裂变材料可以导致其性能的急剧增强。为了揭示单重态裂变过程在钙钛矿材料中的适用性，我们使用瞬态吸收光谱研究了从SF活性物质910双苯乙炔基蒽到CH 3 NH3 PbBr 3钙钛矿纳米晶体的电荷转移动力学。我们观察到了一个重要的电荷转移从耦合三重态的BPEA到导带的CH_3 NH_3 PbBr_3在皮秒的时间尺度。在BPEA和CH 3 NH3 PbBr 3纳米晶体的混合物中观察到的缩短的寿命证实了这些系统之间的显着的电荷转移。我们的研究揭示了单重态裂变钙钛矿复合材料中的电荷转移机制，这将有助于开发先进的光伏系统。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Estimation of self-healing effects in halide perovskite based rectifying device structures via deep-level transient spectroscopy
该研究利用导纳谱与光学深能级瞬态谱，揭示5 MeV快电子辐照后CH3NH3PbBr3整流器件中PbBr反位深能级的产生、剂量依赖及热退火自修复机制。
2023-12-11 physics.app-ph physics.optics
Quantifying mobile ions in perovskite-based devices with temperature-dependent capacitance measurements: frequency versus time domain
钙钛矿已被证明是高效太阳能电池、发光二极管和X射线探测器的有前途的候选者，克服了无机半导体的局限性。然而，它们是出了名的不稳定。这种不稳定性的主要原因是在操作期间移动离子通过设备的迁移，因为它们是混合的离子-电子导体。在这里，我们展示了如何测量在频率和时间域中的电容可以用来研究钙钛矿为基础的设备内的离子动力学，量化激活能，扩散系数，电荷的符号，浓度，和在界面附近的离子双层的长度。测量电容的瞬态还允许区分离子效应和电子效应。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stable Perovskite Solar Cells via exfoliated graphite as an ion diffusion-blocking layer
本文提出用喷涂剥离石墨中间层阻挡钙钛矿太阳能电池中的离子与金属扩散及湿气侵入，抑制缺陷和非辐射复合，最终实现25%的功率转换效率和超过80%的填充因子，并显著提升器件运行稳定性。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Probing the ionic defect landscape in halide perovskite solar cells
金属卤化物钙钛矿中的点缺陷在决定其性质和光电性能方面起着关键作用;然而，许多悬而未决的问题仍然没有答案。在这项工作中，我们应用阻抗谱和深能级瞬态谱来表征的离子缺陷景观甲基铵三碘化铅（$MAPbI_3$）钙钛矿中的缺陷是故意引入通过分数改变前体化学计量。我们的研究结果突出了缺陷对电子景观的深刻影响，例如它们对器件内置电位的影响，因此，开路电压。当阳离子和阴离子都被认为是可移动的时，即使是低离子密度也会对电子景观产生影响。此外，我们发现，所有测得的离子缺陷满足迈耶-Neldel规则的特征能量连接到基本的离子跳跃过程。这些发现支持卤化物钙钛矿化合物中缺陷的一般分类。
2020-11-30 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
Quantifying Charge Carrier Mobilities and Recombination Rates in Metal Halide Perovskites from Time-Resolved Microwave Photo-conductivity Measurements
基于金属卤化物钙钛矿（MHP）的太阳能电池的功率转换效率的前所未有的提高导致了巨大的研究努力来理解它们的光物理性质。本文综述了利用无电极瞬态光电导技术对纳秒到微秒时间尺度的光生载流子迁移率和复合的研究进展。此外，我们提出了一个动力学模型，从使用广泛的激光强度记录的瞬态数据获得速率常数。对于各种MHP的迁移率和复合率的温度依赖性进行了评估。此外，我们展示了如何使用这些速率常数来预测相应器件的开路电压Voc的上限。最后，我们讨论了尚未完全理解的MHPs的光物理性质，并对未来的研究方向提出了建议。
2020-01-08 physics.app-ph
Imaging material functionality through 3D nanoscale tracking of energy flow
能量载体在原子和分子之间移动的能力是生物化学和物质功能的基础。然而，理解和控制能量流需要在超小和超快的时空尺度上观察它，其中能量和结构障碍决定了能量载体的命运。在这里，我们开发了一种非侵入性的光学方案，利用非共振干涉散射来跟踪由能量载体产生的材料极化率的微小变化。因此，我们在四维时空中以几纳米的横向精度映射不断变化的能量载流子分布，并直接与材料形态相关。我们可视化激子，电荷和热输运在多并苯，硅和钙钛矿半导体和阐明如何无序影响3D能量流。例如，我们发现，在多晶金属卤化物钙钛矿的形态边界具有横向和深度依赖的折射率，阻止横向运输的表面，但不是散装载流子。我们还揭示了在无序环境中解释能量传输的策略，这些策略将指导未来半导体工业的缺陷容限材料的设计。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci 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
Pulsatile therapy for perovskite solar cells
目前钙钛矿太阳能电池商业化的最大挑战是确保长期运行稳定性。在这里，我们开发了脉冲治疗，它可以通过解决最大功率点跟踪（MPPT）中间的电荷和离子的积累来延长设备寿命。在该技术中，反向偏压在非常短的时间内重复施加而没有任何操作暂停，从而导致工作装置的稳定。我们的脉冲治疗观察到的疗效是延迟不可逆降解以及恢复MPPT操作过程中降解的光电流。我们提出了一个综合的治疗机制，其中有害的深能级缺陷可以防止形成和已经形成的缺陷可以治愈驱动电荷态跃迁。我们证明了该疗法可以持续保持缺陷耐受性，从而显著提高寿命和收获功率。这项独特的技术将为钙钛矿材料的商业化开辟新的可能性。
2020-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Deriving mobility-lifetime products in halide perovskite films from spectrally- and time-resolved photoluminescence
针对铅卤钙钛矿载流子迁移率、寿命等关键参数测定结果不一致的问题，提出仅用瞬态光致发光光谱同时提取迁移率、寿命和扩散长度的方法，并结合电池电压依赖稳态光致发光测量量化了最大功率点处的扩散长度。
2024-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Review on physical impedance models in perovskite solar cells
针对钙钛矿太阳能电池阻抗研究缺乏集中信息库的问题，本综述整合相关物理现象，构建阻抗图、等效电路及相关过程的综合知识库，助力深化电池机制理解与技术改进。
2024-05-17 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
Improved Charge Carrier Dynamics of CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ Perovskite Films Synthesized by Means of Laser-Assisted Crystallization
尽管最近已经证明，与传统的热退火（TA）相比，激光辅助（LA）结晶过程导致形成具有优异光伏性能的钙钛矿吸收剂膜，但这一重要发现背后的物理起源却缺失了。在本研究中，CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$钙钛矿薄膜已经通过LA和TA结晶在两个空穴传输层（HTL）即聚（3，4-乙撑二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）和聚（三芳基胺）（PTAA）的表面上合成。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和吸收光谱系统地研究了激光辐照条件对钙钛矿薄膜的结晶质量和形貌的影响。同时，时间分辨瞬态吸收光谱在惰性气氛条件下被用来评估载流子输运动力学。发现对于PEDOT：PSS/CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$结构，当与TA相比时，LA过程导致较大晶粒的钙钛矿层、较快的载流子提取性质和较慢的双分子复合。相反，PTAA/CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$异质结构的LA辅助形成导致残留PbI $_2$的广泛存在，从而导致较差的性能和载流子动力学。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In-Situ Monitoring of the Charge Carrier Dynamics of CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ Perovskite Crystallization Process
尽管甲基碘化铅铵（CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$）钙钛矿在过去十年左右吸引了巨大的科学关注，但关于钙钛矿器件中的电荷提取动力学和复合过程的重要信息仍然缺失。在这里，我们提出了一种新的方法来评估CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$层的质量，通过在热退火结晶过程中的钙钛矿层载流子动力学的原位监测，通过时间分辨飞秒瞬态吸收光谱（TAS）。特别地，CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$膜沉积在两种类型的聚合物空穴传输层（HTL）上，聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）-聚-（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）和聚-（三芳基胺）（PTAA），已知这两种类型的聚合物空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中提供不同的载流子传输特性。为了监测钙钛矿载流子动力学在结晶过程中的演变，通过TAS在三个不同的退火温度（即90、100和110 oC）下原位研究了如此形成的CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$ /HTL结构。据透露，为了实现最佳的钙钛矿薄膜质量的衰减动力学方面所需的退火时间段强烈依赖于退火温度，以及，在所采用的HTL。对于两种HTL，所需的时间随着使用更高的退火温度而减少，而对于更疏水的PTAA聚合物，需要更长的退火时间以获得最佳的载流子动力学。TAS发现的钙钛矿薄膜的结构和形态特征的相关性进行了分析，并提供了有用的见解钙钛矿光电子器件中的电荷提取动力学和复…
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase Segregation Dynamics in Mixed-Halide Perovskites Revealed by Plunge-Freeze Cryogenic Electron Microscopy
本研究利用 plunge-freeze 冷冻电镜可视化 CsPb(Br,I) 薄膜中光照诱导的相分离动力学，揭示碘迁移、应变累积及晶粒内异质性，为混合卤化物钙钛矿光稳定性提供新见解。
2024-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling the electro-optic response of a semiconducting perovskite coupled to a phonon-resonant cavity
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克高分子研究所）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）
研究声子共振腔与钙钛矿材料的耦合对混合有机-无机钙钛矿体的瞬态光电导性的影响，发现腔体-声子耦合虽不改变材料性质，但能显著增强整体系统对光的响应。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The Potential of Geminate Pairs in Lead Halide Perovskite revealed via Time-resolved Photoluminescence
研究通过时间分辨光致发光提出孪生子PL等概念，量化钙钛矿中光生载流子的瞬态化学势，发现持续约十纳秒、高达90 meV且常被忽略的孪生子相关能量，可用于提升器件效率。
2024-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The dynamics of internal electric field screening in hybrid perovskite solar cells probed using electroabsorption
由金属卤化物钙钛矿太阳能电池中的电荷分布引起的电场对于理解这些设备所显示的许多奇怪而奇妙的光电特性至关重要。移动离子缺陷被认为在界面处积累以在施加外部偏压时屏蔽钙钛矿半导体的本体内的电场，但是需要工具来直接探测该过程中的电场的动态。在这里，我们表明，电吸收测量允许在活性层内的电场被跟踪作为频率或时间的函数。对应于钙钛矿层中的电场强度的电吸收信号的幅度对于外部施加的低频电压或在电压阶跃之后的长时间下降。我们的观察是一致的漂移扩散模拟，阻抗谱，瞬态光电流测量。它们表明在10 ms至100 s的时间尺度上的电荷屏蔽/再分布，这取决于器件夹层材料、钙钛矿组合物、主要带电缺陷和照明条件。该方法可以在典型的太阳能电池结构上进行，并有可能成为优化混合钙钛矿器件的常规表征工具。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Photothermally induced, reversible phase transition in methylammonium lead triiodide
已知金属卤化物钙钛矿（MHP）在加热时会经历几种结构相变，从较低的对称性到较高的对称性。虽然结构相变已被广泛的光学，热学和电学的方法进行了研究，大多数测量是准静态的，因此不提供直接的信息有关的基本时间尺度的相变在这一类新兴的半导体。在这里，我们调查的正交到四相相变的原型金属卤化物钙钛矿，甲基铵三碘化铅（CH3NH3PbI3或MAPbI3）使用低温纳秒瞬态吸收光谱的时间尺度。通过使用中红外泵浦脉冲加热的材料在略低于相变温度和探测作为延迟时间的函数的瞬态光学响应，我们观察到一个干净的签名的瞬态，可逆的正交到四相相变。发现正向相变在几十纳秒的时间尺度上进行，之后反向相变在与从膜到下面的衬底的热耗散相称的时间尺度上进行。观察到高度的瞬态相变占稳态相变的三分之一。与完全无机的相变材料如VO2相比，MAPbI 3中缓慢相变的数量级可以归因于与有机阳离子和无机框架之间的强氢键相关的大的能垒。我们的方法为解开MHP和其他混合半导体材料的相变动力学铺平了道路。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pitfalls and prospects of optical spectroscopy to characterize perovskite-transport layer interfaces
在过去的十年中，Percent Photoelectronics见证了功率转换效率的前所未有的增长。光生电子和空穴通过传输层传输到电极，传输层的选择是进一步提高器件性能和稳定性的关键因素。从这个角度来看，我们严格审查的应用光谱来表征传输层的钙钛矿界面的质量。我们强调了使用连续波（cw）和时间分辨光致发光（PL）来了解非辐射损失的互补研究的力量，以及用于表征太阳能电池界面处无损耗载流子提取潜力的额外瞬态光谱。基于这一讨论，我们提出建议，如何外推的结果，从光学测量，以评估传输层的质量，其对太阳能电池效率的影响。
2019-12-22 physics.app-ph
Photoluminescence Mapping over Laser Pulse Fluence and Repetition Rate as a Fingerprint of Charge and Defect Dynamics in Perovskites
本文提出利用自动获取的PLQY对激光脉冲重复频率和通量的依赖关系作为指纹，通过视觉比较评估钙钛矿样品中电荷与缺陷动力学，并展示其对样品质量评估的通用性。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lattice compression increases the activation barrier for phase segregation in mixed-halide perovskites
混合卤化物钙钛矿的带隙可调谐性使其成为发光二极管和串联太阳能电池的有希望的候选者。然而，照射混合卤化物钙钛矿导致形成富含单一卤化物的分离相。这种分离通过离子迁移发生，这也在单卤化物组合物中观察到，因此其控制对于提高寿命和稳定性是必不可少的。使用压力相关的瞬态吸收光谱，我们发现，碘和溴的丰富的阶段在MAPb（BrxI 1-x）3的形成率减少了两个数量级的压力增加到0.3 GPa。我们解释这种减少从压缩引起的活化能增加卤化物迁移，这是支持第一原理计算。当通过引入较小的阳离子来减小晶胞体积时，发生类似的机制。这些发现表明，相对于卤化物偏析的稳定性可以通过物理压缩应力或化学成分工程来实现。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Intrinsic ion migration dynamics in a one-dimensional organic metal halide hybrid
金属卤化物钙钛矿具有许多适合于光电应用的物理性质，然而这些潜力的实现受到其环境和电子不稳定性的阻碍。形态和分子低维钙钛矿和钙钛矿相关材料由于其独特的分子结构而在提高化学稳定性方面显示出很大的希望。在这里，我们报告了在一维（1D）有机金属卤化物混合物，（R）-α-甲基苄基铵三碘化铅（（R-α-MBA）PbI 3）的化学稳定性，使其成为可能的强大和可重复的四端（4 T）的电气测量。结果表明，该材料具有明显的单指数离子迁移动力学特性，这是其独特的4 T I-V特性的基础。动态直接验证的瞬态离子电流的实时测量。我们的观察结果与光活化和场辅助离子迁移是一致的。所阐明的固有离子动力学可以为理解和模拟基于金属卤化物的电子器件中普遍存在的滞后提供物理基础，并为金属卤化物钙钛矿和混合物中离子迁移的动力学提供新的见解。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Systematic derivation of a surface polarization model for planar perovskite solar cells
越来越多的证据表明，钙钛矿太阳能电池中移动离子的存在会导致电流-电压曲线滞后。采用漂移扩散模型分析了平面金属卤化物CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$钙钛矿太阳能电池的稳态和瞬态电流-电压特性。钙钛矿层内的高离子空位密度产生窄的德拜层（典型宽度$\sim$ 2nm），其邻近于与传输层的界面，在其上发生电势的大的下降，并且在其中存储有显著的电荷。（I）德拜层的宽度和钙钛矿层的宽度（$\sim$ 600 nm）与（II）离子空位密度和载流子密度之间的大差异激发了求解模型的渐近方法，而方程的刚性使得标准解方法不可靠。我们推导出一个简化的表面极化模型，在该模型中，慢离子动力学被替换为在钙钛矿界面的界面（非线性）电容。Favourable比较的结果之间的渐近方法和数值解的一个现实的细胞在广泛的操作条件下的实际利益。
2017-08-30 physics.app-ph
Mapping fast evolution of transient surface photovoltage dynamics using G-Mode Kelvin probe force microscopy
材料中的光电现象，例如有机/无机混合钙钛矿，取决于光诱导载流子产生与快速（电子）和较慢（离子）过程之间的复杂相互作用，所有这些都被认为受到结构不均匀性的强烈影响，例如界面和晶界。在这里，我们开发了一个时间分辨开尔文探针力显微镜（KPFM）的方法，基于G模式SPM平台，允许量化的表面光电压（SPV）与微秒的时间和纳米级的空间分辨率。我们证明了甲基溴化铅铵（MAPbBr 3）薄膜的方法，并进一步强调了无监督聚类方法的有用性，以快速识别信息丰富的SPV数据集的空间变异。使用这种技术，我们观察到并发的空间和超快的时间变化的SPV产生的整个薄膜，表明结构可能是负责的异质性行为。
2018-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spontaneous Radiative Cooling to Enhance the Operational Stability of Perovskite Solar Cells via a Black-body-like Full Carbon Electrode
钙钛矿太阳能电池的工作稳定性受器件温度的影响很大，降低器件内部温度是延长其使用寿命的最有效途径之一。在此，我们将自发辐射冷却效应引入钙钛矿太阳能电池，并通过全碳电极（F-CE）的功能结构设计来放大这种效应。首先，通过界面工程，基于F-CE的无机CsPbI 3和混合钙钛矿太阳能电池的功率转换效率分别达到>19%和>23%，这两者都是基于碳电极的最高报道效率，并且与金属电极的结果相当。这种F-CE的高效热辐射可以使工作电池的温度降低约10 °C。与传统的基于金属电极的控制电池相比，由于这种冷却效果，上述两种类型的电池的操作稳定性得到了显著改善。特别地，CsPbI 3 PSC在2000小时的连续操作跟踪后没有表现出效率降低。
2022-05-26 physics.app-ph
Surface passivation of FAPbI3-rich perovskite with caesium iodide outperforms bulk incorporation
该研究将 CsI 作为富 FAPbI3 钙钛矿的表面钝化剂而非体相添加剂，实现 24.1% PCE，并显著提升光电性能与 600 h 运行稳定性。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High Open Circuit Voltages in pin-Type Perovskite Solar Cells through Strontium Addition
将甚至少量的锶（Sr）结合到铅基四重阳离子混合钙钛矿太阳能电池中导致pin型钙钛矿太阳能电池中的开路电压（Voc）的系统性增加。我们通过瞬态和绝对光致发光（PL）实验证明了Sr的掺入如何显着降低纯钙钛矿层中的非辐射复合损失，特别是在钙钛矿/C60界面。我们发现，Sr偏析在钙钛矿表面，在那里它引起的形态和能量的重要变化。值得注意的是，Sr富集的表面表现出更宽的带隙和更多的n型特征，伴随着显着更强的表面带弯曲。因此，我们观察到的准费米能级分裂的净钙钛矿减少表面复合的显着增加，更重要的是，一个强大的减少损失归因于非辐射复合在界面处的C60电子传输层。所得太阳能电池表现出1.18 V的Voc，通过添加薄聚合物中间层可以进一步提高到接近1.23 V，使非辐射电压损失仅为110 meV。我们的工作表明，简单地将少量的Sr添加到前体溶液中，在钙钛矿中诱导有益的表面改性，而不需要任何后处理，从而产生功率转换效率（PCE）高达20.3%的高效太阳能电池。我们的研究结果表明，在含锶的四重阳离子钙钛矿pin太阳能电池非常高的Voc值和效率，并强调了解决和最大限度地减少钙钛矿和电荷传输层之间的界面处的复合损失的迫切重要性。
2018-10-29 physics.app-ph
Tailoring Interlayer Charge Transfer Dynamics in 2D Perovskites with Electroactive Spacer Molecules
本研究采用具有光学和电子活性的咔唑基Cz-Ci分子作为二维钙钛矿的间隔阳离子，通过调控烷基铵链长实现了层间电子耦合的可调谐，证实了超快电荷转移与增强的面外载流子迁移率，为兼具无机-有机电子特性的二维钙钛矿设计提供了新思路。
2023-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced thermal stability of inverted perovskite solar cells by bulky passivation with pyridine-functionalized triphenylamine
本研究通过吡啶官能化三苯胺（TPA-Py）对钙钛矿进行体相钝化，增强热稳定性，实现21.3%效率并将T80寿命从200小时提升至约600小时。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A fast and robust numerical scheme for solving models of charge carrier transport and ion vacancy motion in perovskite solar cells
漂移-扩散模型解释了电子和离子电荷的运动，是解释滞后行为和指导金属卤化物钙钛矿太阳能电池发展的重要工具。由于某些参数的极端值，为这些模型提供用于实际操作条件的数值解具有挑战性。特别地，那些表征（i）短德拜长度（引起跨窄层的溶液的快速变化）、（ii）跨器件的相对大的电势差和（iii）电子和离子物质的运动之间的时间尺度的不一致的特性引起显著的刚度。我们提出了一个有限差分格式与自适应的时间步长，提出了一个非均匀交错网格，提供二阶精度的网格间距。该方法是能够应付现实的参数值的系统的刚度，同时提供高精度和保持适度的计算成本。例如，电流-电压曲线的瞬态扫描可以在标准台式计算机上仅用几分钟计算。
2018-01-17 physics.app-ph
Revealing the doping density in perovskite solar cells and its impact on device performance
本文通过多种光学和电学方法系统测定了铅卤化物钙钛矿的掺杂密度上限，发现其远低于影响器件性能的临界阈值，并用漂移-扩散模拟证实低掺杂密度不影响钙钛矿太阳能电池性能。
2022-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
The Two Faces of Capacitance: New Interpretations for Electrical Impedance Measurements of Perovskite Solar Cells and Their Relation to Hysteresis
Percent太阳能电池因表现出在传统无机半导体器件中看不到的瞬态行为而臭名昭著。在理解快速离子迁移方面的这一事实方面已经取得了重大进展，快速离子迁移现在是原型光伏钙钛矿MAPbI $_3$的公认性质，并且强烈地涉及较新的混合组合物。在这里，我们研究了离子迁移的表现在频域小信号测量，重点是流行的技术电阻抗谱（EIS）。我们提供了各种以前令人困惑的功能，包括巨大的光致低频电容和各种形式的负电容的新的解释。我们表明，这些显然奇怪的测量可以合理化的分裂交流电流成两个组件，一个与电荷存储，和其他准稳态电子和空穴的复合电流。后者对电容的贡献可以是正号或负号，并且在缓慢的电压敏感过程（例如离子迁移）起作用时可能非常大。使用数值漂移扩散半导体模型，我们表明，巨大的光致电容，感应回路功能，和低频负电容都自然出现的离子迁移的后果，通过其耦合到准稳态电子和空穴电流。在这样做的过程中，我们统一了EIS测量的理解与钙钛矿电池中的速率相关电流-电压（I-V）测量的成熟理论。比较这两种技术，我们认为，EIS是更适合于量化I-V滞后比传统的方法的基础上I-V扫描，并证明了这种应用程序上的各种细胞类型。
2018-12-04 physics.app-ph
Exploiting Electrical Transients to Reveal Charge Loss Mechanism of Junction Solar Cells
通过光激发和电检测实现的电瞬变提供了一个独特的机会，可以在从纳秒到秒的更宽的时间窗口内研究太阳能电池的电荷传输、复合甚至滞后。然而，关于如何利用这些研究来解开电池的电荷损失机制的争议一直在进行中。在此，一个新的方法来量化内的体吸收剂或在界面处的电荷损失和结太阳能电池的缺陷特性已被提出后，传统的尾态框架首次被证明是不合理的。该方法已成功应用于商业化硅和新兴的Cu2ZnSn（S，Se）4和钙钛矿太阳能电池的研究中，并且应该通用于具有类似结构的其他光伏器件系统。总之，本工作为全面研究结型太阳电池的动态物理过程和电荷损失机理提供了一条诱人的途径，并对其他光电子器件具有潜在的应用价值。
2019-10-29 physics.app-ph
A Theoretical Perspective on Transient Photovoltage and Charge Extraction Techniques
瞬态光电压（TPV）是一种经常用于确定薄膜太阳能电池（例如有机、染料敏化和钙钛矿太阳能电池）中的载流子寿命的技术。由于该寿命通常取决于入射光强度，因此其与理解作为材料或器件品质因数的光活性材料系统的固有特性的相关性受到质疑。为了提取关于复合动力学的完整信息，TPV测量通常与电荷提取（CE）测量结合进行，用于确定光生载流子密度，从而确定复合速率常数及其阶数。本文对TPV和CE的基本理论进行了回顾和扩展。我们的理论研究结果进一步巩固了数值模拟和有机太阳能电池的实验。我们确定制度的开路电压内，准确的寿命和载流子密度可以确定与TPV和CE实验。在进行这些实验时需要宽范围的稳态光强度，以确定它们的“工作动态范围”，从该范围可以确定薄膜太阳能电池中的复合动力学。
2019-05-17 physics.app-ph
