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
Photo-induced Macro/Mesoscopic Scale Ion Segregation in Mixed-Halide Perovskites: Ring Structure and Ionic Plasma Oscillations
与通常认为的混合卤化物合金中光致卤素离子偏析发生在被照射区域内的观点相反,我们发现由光释放的Br离子扩散离开该区域,这在阴离子缺乏和过剩区域之间产生了平衡库仑力,共同导致围绕中心的宏观/介观尺寸的阴离子环,显示出光致发光环。在移除照明时,移位的阴离子返回到照明区域,并且回复力导致阻尼的超低频振荡离子运动,这可能是第一次观察到固体中的离子等离子体振荡。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Is it possible for a perovskite p-n homojunction to persist in the presence of mobile ionic charge?
最近,Cui等人报道了使用顺序沉积的钙钛矿层的化学计量控制来制造p-n同质结钙钛矿太阳能电池(PSC)。作者提出,结导致钙钛矿吸收体中的增强的电场,从而导致改进的电荷分离。在对Cui et al. 2019的回应中,我们表明论文中提供的实验数据并不直接支持这一说法。此外,Cui et al.的论文与大量现有文献不相容,现有文献表明存在于甲基铵碘化铅(PbI)及其衍生物中的可移动离子缺陷在室温下是高度可移动的。使用漂移扩散装置模拟,我们表明,在系统中的移动离子电荷的大密度可能屏幕的p-n同质结的任何有益的影响。
2019-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Substitution of Lead with Tin Suppresses Ionic Transport in Halide Perovskite Optoelectronics
针对卤化铅钙钛矿器件离子迁移影响稳定性的问题,研究通过实验结合第一性原理计算,发现锡替代可通过锡空位引发结构畸变提升碘离子迁移能垒,抑制离子迁移,为钙钛矿光电器件稳定性提升提供新方向。
2023-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Discovery of Ionic Impact Ionization (I3) in Perovskites Triggered by a Single Photon
有机-无机金属卤化物钙钛矿器件由于其有吸引力的光电特性和衬底选择灵活性而对LED、光电检测器和太阳能电池应用产生了重大兴趣1 -4。这些器件表现出缓慢的时间尺度响应,这已被解释为点缺陷migration 5 -6。在这项工作中,我们报告了在甲基铵碘化铅钙钛矿(MAPbI 3)中发现的室温本征放大过程,该过程可以由几个光子触发,直到单个光子。通过光响应的方式,材料的电特性被小至0.19阿焦耳的输入能量(单个光子的能量)改变。这些观察结果不能用光激发的电子带-带跃迁或光激发的点缺陷迁移的流行模型来解释,因为上述模型都不能解释通过吸收单个或几个光子而观察到的宏观性质变化。结果表明,存在一种类似雪崩的碘化物集体运动和它们在阳极附近的积累,我们称之为离子碰撞电离(I3机制)。所提出的I3过程是电子碰撞电离的离子模拟,并且以前被认为是不可能的,因为传统上将离子从其平衡位置移动出来比电子需要更多的能量。我们已经进行了第一原理计算表明,在MAPbI 3的I3机制的活化能明显低于文献值的电子碰撞电离的活化能。钙钛矿材料中I3过程的发现为光子和电子应用的新型器件开辟了可能性。
2019-06-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Relating the dynamics of photo de-mixing in mixed bromide-iodide perovskites to ionic and electronic transport
研究通过分析混合溴碘钙钛矿中光去混现象的动力学与离子、电子输运的关系,揭示了其机制及可逆性,并探讨了表面封装对去混过程的影响。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Enhanced Operational Stability of Perovskite Light-Emitting Electrochemical Cells Leveraging Ionic Additives
混合钙钛矿正在成为用于光电应用的高效材料,然而,操作寿命仍然是钙钛矿发光器件如发光二极管(LED)和钙钛矿发光电化学电池(PeLEC)的持续发展的限制因素。在这项工作中,利用LiPF 6盐添加剂的优化分数的PeLEC表现出增强的稳定性。在0.5wt%LiPF6时,器件在恒流驱动下以超过800 cd/m2的高亮度表现出100 h的工作,实现了3260 cd/m2的最大亮度和9.1 Lm/W的功率效率。这种性能从100 cd/m2外推到6700 h的亮度半衰期,比没有锂盐添加剂的器件提高了5.6倍。恒压驱动下的分析揭示了三种电流机制,在第二和第三机制中,锂的加入强烈增强了电流。第三种机制将亮度的劣化与减小的电流相关联。这些损失通过添加LiPF 6来减轻,这是一种假定由钙钛矿结构的保留引起的效果。为了进一步理解锂盐添加,进行电化学阻抗谱与等效电路建模。来自离子再分布的双电层宽度在0.5wt%LiPF6下最小化,并且与高效性能成反比。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Mapping the Trap-State Landscape in 2D Metal-Halide Perovskites using Transient Photoluminescence Microscopy
瞬态显微镜在理解光电子材料中光学激发态的动力学方面具有至关重要的作用,因为它允许能量载体在空间和时间中的运动的直接可视化。使用这种技术可以获得关于陷阱状态的影响的重要信息,通常观察到作为载流子在缺陷位点处被捕获的能量传输的减慢。然而,迄今为止,对陷阱态动力学的研究大多局限于早期时间动力学的唯象描述。在这份报告中,我们展示了如何长时间采集瞬态光致发光显微镜可以用来提供一个详细的地图的陷阱状态景观在2D钙钛矿,特别是当与瞬态光谱结合使用。我们揭示了二维钙钛矿中激子的异常空间动力学,这不能用现有的仅占单一陷阱类型的陷阱限制激子输运模型来解释。相反,使用连续扩散模型和布朗动力学模拟,我们表明,这种行为可以解释占一个独特的分布在这种材料中的陷阱。我们的研究结果突出了瞬态显微镜作为一种补充工具,更常见的瞬态光谱技术在半导体中的激发态动力学特性的价值。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bright perovskite light-emitting electrochemical cell utilizing CNT sheets as a tunable charge injector
有机-无机钙钛矿发光器件最近已成为可靠的光源。在这里,我们开发了一种单层Percent发光电化学电池(SL-PeLEC)与层压的独立的碳纳米管片(CNT)作为有效的电荷电子注入阴极电极。该结构由作为透明电极的底部ITO-on-glass、作为发射层(EML)的CsPbBr 3:PEO:LiPF 6与添加剂离子盐的复合物和作为顶部层压阴极的5层CNT气凝胶片组成。在这种简单的单层构造中利用层压在钙钛矿薄膜的正顶部上的CNT独立式片材具有多种益处。这样的CNT顶部阴极不显示出与来自钙钛矿的卤素反应的任何化学降解,这对于金属阴极是有害的。此外,通过在施加的偏压下的离子迁移在钙钛矿EML复合层中形成内部p-i-n结以及在每个电极界面处形成双电层(EDL),通过Li+离子掺杂有利地影响CNT片,并提高它们的费米能级,进一步增强电子注入。此外,受LEC中离子添加剂的成功以及钙钛矿与碱金属的电化学掺杂的启发,我们在CsPbBr 3:PEO复合基质中利用锂盐LiPF 6,以在该SL-PeLEC中实现最佳的离子再分布和掺杂效果。虽然最初CNT电极具有略高的薄层电阻,但SL-PeLEC器件具有2.6v的低开启电压和530 cd/m2的最大亮度强度,证实了n掺杂增加的导电性。这项工作提供了一个独特的路线,走向灵活和明亮的钙钛矿LEC与稳定和透明的CNT电极,可以有注入效率调整极化诱导离子的EDL掺杂
2020-08-12 physics.app-ph physics.optics
Bright and Efficient Perovskite Light Emitting Electrochemical Cells Leveraging Ionic Additives
Percent发光二极管(PeLED)因其良好的光电性能而受到广泛关注。最近报道了利用移动离子的发光电化学电池(PeLEC),但尚未达到最佳PeLED的性能。我们利用聚(环氧乙烷)电解质和CsPbBr 3薄膜中的锂掺杂剂来生产具有改善的亮度和效率的PeLEC。特别地,我们发现来自CsPbBr 3:PEO:LiPF 6的具有0.5%wt. LiPF 6产生高效(22 cd/A)和明亮(~15000 cd/m2)的电致发光。为了理解PeLEC之间的这种改进的性能,我们用光致发光(PL)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱学(XPS)和X射线衍射(XRD)表征这些钙钛矿薄膜。这些研究表明,这种最佳的LiPF 6浓度改善了双电层的形成,减少了空隙、电荷陷阱和针孔的发生,并增加了晶粒尺寸和堆积密度。
2019-09-07 physics.app-ph physics.optics
Transient Analysis during Maximum Power Point Tracking (TrAMPPT) to Assess Dynamic Response of Perovskite Solar Cells
钙钛矿太阳能电池的器件性能参数的确定远非微不足道,因为瞬态效应可能导致作为扫描速率和预调节的函数的电流-电压测量的大的差异。最大功率点跟踪(MPPT)能够确定稳态最大功率转换效率。然而,MPPT不提供任何关于器件性能参数的信息,这些参数只有在从稳态条件下收集的电流-电压曲线中提取时才可靠。我们表明,是可能的,以确定较短的建立或延迟时间适合进行J-V测量在稳态条件下通过分析周围的MPP的瞬态器件响应。该过程被证明比在各种扫描速率下的测量J-V测量更省时。此外,这里提出的通用算法可以实现,以评估长期设备老化期间设备的动态响应的变化。
2019-06-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ionically gated perovskite solar cell with tunable carbon nanotube interface at thick fullerene electron transporting layer: comparison to gated OPV
我们展示了一个离子门控的平面PS-PV太阳能电池与超厚的富勒烯ETL与多孔CNT电子收集器在它的顶部。永久光伏器件通常有未掺杂的电子输运层,通常薄如C60由于其高电阻。由于与卤素I-/Br-反应,金属低功函数阴极在PS-PV中极不稳定,并且期望在厚的低电阻ETL顶部上具有稳定的碳阴极以增强PS-PV的稳定性。我们表明,门控这样的顶部CNT阴极在离子液体中,作为由Vg充电的超级电容器的一部分,通过EDL充电调整CNT的费米能级,并导致在C60/C70 ETL的势垒降低。此外,在较高的门控电压下,离子通过电化学n掺杂进一步传播到富勒烯中,这通过主要提高两个参数:Isc和FF来显著提高PV性能,导致PCE效率从3%提高到11%。ETL的N掺杂强烈地增强了ETL和CNT的电荷收集,提高了Isc并降低了串联电阻,从而强烈地增加了PCE。令人惊讶的是,Voc在PS-PV中对外部Vg门控不敏感,相反,对离子门控有机PV中强烈增强的Voc不敏感,其中Voc是主要的门控效应。Voc对Vg门控CNT电极的功函数的降低的这种不敏感性清楚地表明PS-PV中的Voc由PS本身中的内部p-i-n结形成通过其固有的移动离子物种卤素和阳离子及其空位的积累来确定。
2019-11-06 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
Degradation Kinetics of Inverted Perovskite Solar Cells
我们探讨了连续光照和直接氧气暴露下的倒置未封装的甲脒(FA)0.83Cs0.17Pb(I0.8Br0.2)3,CH 3 NH3 PbI 3,和CH 3 NH3 PbI 3-xClx钙钛矿太阳能电池的降解行为。我们不断测试的设备在原位和在operando与电流-电压扫描,瞬态光电流和瞬态光电压测量,并发现在CH 3 NH3 PbI 3-xClx太阳能电池由于氧暴露的退化发生在较短的时间尺度比FA0.83Cs0.17Pb(I0.8Br0.2)3混合阳离子设备。我们将这些氧诱导的功率转换效率损失归因于钙钛矿光敏层内电子陷阱的形成。我们的研究结果强调,甲脒-铯混合阳离子钙钛矿对氧诱导降解的敏感性比甲基铵基钙钛矿电池低得多,钙钛矿太阳能电池稳定性的进一步改善应侧重于减轻老化过程中陷阱的产生。
2018-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Deep-level transient spectroscopy of the charged defects in p-i-n perovskite solar cells induced by light-soaking
卤化物钙钛矿太阳能电池(PSC)的长期稳定性仍然是这种光伏技术的关键问题。在薄膜钙钛矿膜中形成的不同结构缺陷被认为是吸收剂分解和器件结构中界面腐蚀的主要触发因素。PSC稳定性能的变化需要详细分析在外部应力(光和热)下产生的缺陷。利用导纳谱、深能级瞬态谱(DLTS)和反向DLTS谱测量了连续光浸泡应力下p-i-n型光子晶体中缺陷能级的演化。我们比较了带电荷的缺陷对CsFAPbI 3基器件的性能和长期稳定性的影响,有和没有Cl掺杂。尽管PCS的输出性能有所提高,但具有CsFAPbI 3-xClx的器件显示出改善的光浸泡稳定性。Cl掺杂的PSC的T80(将初始效率降低20%所需的时间)为1280 h,而纯CsFAPbI 3基器件仅为650 h。三个不同的缺陷能级被确定为不同的设备配置。我们发现Cl掺杂抑制了反位缺陷(IPb,IFA)和碘离子(Ii)的形成。分析和讨论了连续光浸泡应力作用下缺陷能级的变化。目前的工作提供了新的见解,在连续的外部应力下的PSC的缺陷行为,揭示了Cl-添加剂策略的物理化学影响。
2022-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dipolar cation accumulation at interfaces of perovskite light emitting solar cells
有机卤化物钙钛矿中的离子迁移在基于钙钛矿的太阳能电池和发光二极管的操作中起重要作用。尽管离子迁移是一个可逆的过程,但它通常导致基于钙钛矿的器件性能的恶化、电流-电压特性的滞后以及混合卤化物钙钛矿中的相分离是最有害的影响。其原因在于动态能带结构的变化,可控工程将解决发光太阳能电池发展的最大挑战之一。在这里,我们证明了可控的能带弯曲由于迁移的阳离子和阴离子离子在混合卤化物钙钛矿设备。能带结构重排在基于具有有机阳离子甲基铵(MA+)和甲脒鎓(FA+)的钙钛矿的发光太阳能电池中得到证实,所述有机阳离子甲基铵(MA+)和甲脒鎓(FA+)分别具有2.29和0.21德拜的非零偶极动量,并且具有用于电荷注入的0.8 eV的高势垒的PEDOT:PSS和C60传输层。在施加的外部电压下,MA+和FA+阳离子向电子输运层移动,并在钙钛矿/电子输运界面处形成偶极层,这将MAPbBr 2 I的电致发光阈值电压降低至1.7 V,而FAPbBr 2 I的电致发光阈值电压降低至2.6 V,而单卤化物钙钛矿MAPbBr 3没有表现出这种行为。这种原位改变器件能带结构的能力为基于简单设计的双功能器件的开发铺平了道路。它还使得混合卤化物钙钛矿比单卤化物钙钛矿更灵活,用于开发不同的光电子器件,而不使用特殊类型的功函数改性传输材料。
2019-10-27 physics.app-ph
Predictive modeling of ion migration induced degradation in perovskite solar cells
随着世界各地多个实验室报道的优异效率,器件稳定性和降解机制已成为决定钙钛矿太阳能电池未来前景的关键因素。然而,由于缺乏统一的理论框架,相关的实验工作仍然分散。在此背景下,我们对钙钛矿太阳能电池中的离子迁移效应进行了全面分析。具体而言,我们首次表明:(a)离子电荷的影响几乎无法与掺杂剂离子的影响区分开来,(b)离子迁移可能导致Voc的同时改善和Jsc的退化-这是一个独特的观察结果,超出了载流子迁移率和寿命的单纯参数变化的范围,(c)冠军器件对离子迁移的不良影响更具弹性,最后(d)我们提出了独特的表征方案来确定离子种类的大小和极性。我们的研究结果得到了详细的数值模拟和与实验数据的直接比较的支持,具有广泛的意义,并为钙钛矿太阳能电池性能退化机制的研究提供了急需的预测能力
2017-04-17 physics.app-ph physics.chem-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
Distinguishing between dynamical and static Rashba effects in hybrid perovskite nanocrystals using transient absorption spectroscopy
混合甲基铵(MA)卤化铅钙钛矿的动态和静态Rashba效应最近已被理论预测。然而,到目前为止,只有静态效应得到了实验证实。在这里,我们报告的动态Rashba效应观察使用快照瞬态吸收光谱成像与400 nm泵浦的20 nm大小的3D MAPbBr3纳米晶体的完全封装的膜。该效应导致最低能量吸收漂白带的240 meV分裂,最初出现在亚ps时间尺度上,并在500 ps期间逐渐稳定到60 meV。分裂子带的积分强度表明光子螺旋度依赖的不对称性,从而证明了Rashba型分裂,并为卤化铅钙钛矿材料中的Rashba自旋分裂边缘态提供了直接的实验证据。超快动力学由Rashba自旋分裂系统中的双光子激发电子的弛豫所支配,所述弛豫由源自整个MAPbBr 3电子中的动态电荷分离的内置电场引起。
2020-03-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Open-Circuit Voltage Limitation by Surface Recombination in Perovskite Solar Cells
基本的电子过程,如电荷载流子传输和复合,在决定混合钙钛矿太阳能电池的效率方面起着关键作用。移动离子的存在使这些过程的清晰理解变得复杂,因为离子可能会引入异常现象,如滞后或巨介电常数。因此,电子景观,包括其与移动离子的相互作用,是很难访问实验和分析。为了解决这一挑战,我们应用了一系列的小扰动技术,包括阻抗谱(IS),强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)的平面$\mathrm{MAPbI_3}$钙钛矿太阳能电池。我们的测量结果表明,电子以及离子的响应,可以观察到在所有三种方法和文献比较分配。结果表明,主要的载流子损耗机制是表面复合的准费米能级分裂的限制。移动离子和电子载流子之间的相互作用导致的表观二极管的理想因子从0.74到1.64的移动,以增加照明强度,尽管复合机制保持不变。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
Ambipolar perovskite light electrochemical cell for transparent display devices
Percent发光二极管(PeLED)最近吸引了大量的研究在室温下发光的兴趣,因为它们的窄发射和溶液可加工性。近年来,PeLED取得了显着进展。在这里,我们提出了双极性透明钙钛矿发光器件的新配置。电压诱导的p-i-n形成和离子掺杂的碳电极的组合允许在正向和反向偏压下的电致发光。在这里,我们提出了容易做到的透明双极性发光子像素的基础上无机钙钛矿和单壁碳纳米管。对于该实验,使用具有ITO条带的玻璃基板作为底部电极;旋涂的CsPbBr 3/I3:PEO复合物作为发射层;通过简单的压力转移过程在室温下沉积的单壁碳纳米管来组装PeLED。我们提出了一种叠层双列像素的概念。与混合卤化物钙钛矿相比,透明发光单元的堆叠可以允许并联串联连接中的精细颜色调谐而没有分离。此配置符合像素缩小尺寸且使得制造堆叠中的发射型多结像素。
2019-11-15 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
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
Effect of trap states, ion migration and interfaces on carrier transport in single crystal, polycrystalline and thick film devices of halide perovskites CH$_3$NH$_3$PbX$_3$ (X= I, Br, Cl)
本文系统研究了卤化物钙钛矿单晶与多晶器件中陷阱态、离子迁移和界面对载流子输运的影响,表明减少晶界效应和界面工程可抑制非辐射损失并显著提升输运性能。
2025-01-01 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
Driftfusion: An open source code for simulating ordered semiconductor devices with mixed ionic-electronic conducting materials in one-dimension
最近出现的铅卤化物钙钛矿作为薄膜半导体器件,包括太阳能电池,发光二极管,和忆阻器的有源层材料,激发了几个新的漂移扩散模型,包括移动电子和离子载流子的影响的发展。这项工作的目的是提供一个全面的指导Driftfusion,一个通用的模拟工具,用于模拟一维有序的半导体器件与混合离子电子导电层。Driftfusion使用户能够对具有多个不同材料层和多达四种载流子种类的器件进行建模:默认情况下,电子和空穴以及多达两种离子种类。与时间相关的载波连续性方程完全耦合到泊松方程,使得能够模拟瞬态光电子器件测量协议。除了材料和器件范围的特性外,用户还可以直接访问用于载流子传输、产生和复合的物理模型。此外,梯度界面方法规避了材料界面处的边界条件的要求,并且能够引入界面特定的性质,例如高速率的界面复合。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph