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科學新知:2022 Nature (IF 49.962), PSC 不穩定有解? 發掘鈣鈦礦表面鈍化副作用

  光電器件包含許多半導體材料,不同半導體材料之間會形成異質界面。半導體材料間的相對能級匹配結果,將影響異質界面電荷注入和提取動力學。以鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 為例,學者通常會針對頂部鈣鈦礦表面和電荷傳輸材料 (CTM) 之間的異質界面進行缺陷鈍化處理,以提高 PSC 的穩定性和性能。但這種表面處理也可能影響異質界面的能量學。

  Nature (IF 49.962) 於 2022 年 3 月發表一項研究。本文的研究團隊發現,表面處理可能會引起負功函數偏移 (即更多的 n 型),並產生鹵化物遷移,加劇 PSC 的不穩定性。他們使用 (FAPbI3)0.95(MAPbBr3)0.05 組成的材料,研究鈣鈦礦表面的能量,包含異質界面的能量對載流子提取、陷阱鈍化、電荷積累和離子遷移的影響。實驗結果表明,儘管表面鈍化有所助益,表面鈍化的副作用卻限制了 PSC 穩定性的發展。未來如果想要再透過表面處理提高 PSC 穩定性,能以此次結果權衡利弊。

Perovskite PSC Surface Passivation structure

半組件穩定性測試:

  將 (1)經表面處理的 ITO/SnO2 /鈣鈦礦 半組件和 (2)未經表面處理的 ITO/SnO2/鈣鈦礦 半組件,在氮氣手套箱中暴露於 AM 1.5G 太陽光模擬器 (< 100 ppm of O2/H2O),並進行 J-V 量測。

Perovskite Solar Cell Half-device photostability test

半元件光穩定性測試。

Perovskite J-V test Surface Passivation device hysteresis

元件滯後行為。

關鍵字: 鈣鈦礦、perovskite、PSC、太陽光模擬器、 solar simulator、sun simulator

原文: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04604-5

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