綜述: 鈣鈦礦光致發光的表徵

2021-02-19 知光谷

光致發光光譜學是通常用於半導體材料並且尤其是滷化鈣鈦礦太陽能電池材料的廣泛應用的表徵技術。 它可以提供有關重組動力學和過程以及自由電荷載流子在單個半導體層，具有傳輸層的疊層以及完整的太陽能電池中的內部電化學勢的直接信息。

近日，於利希研究中心Thomas Kirchartz、Thomas Unold等人概述了特定滷化物鈣鈦礦成分的理論和應用，闡明了在這些材料中進行光致發光分析時應考慮的變量。對光致發光的正確評估和解釋需要考慮適當的激發條件。對相當複雜的理論進行適當的校正和校準，包括輻射複合，非輻射複合，界面複合，電荷轉移和光子循環。

同時，研究人員提供了有關PL測量設置的詳細信息，並介紹了在不同條件下確定載流子壽命和複合速率常數的基本原理，從低水平注入到高水平注入，存在背景摻雜和電荷提取與真實設備相關的圖層。然後，討論了光子再循環和寄生吸收對獲得的雙分子複合係數的影響及其對器件性能的影響。重要的是，直接比較在不同鈣鈦礦層堆上獲得的瞬態和穩態PL結果表明，動力學參數可以很好地描述鈣鈦礦太陽能電池在穩態下的運行。

但是，在某些情況下對文獻的調查顯示，動力學參數之間存在顯著不一致，例如載流子壽命與所獲得的輻射效率或穩態下的開路電壓之間有待進一步探討。更準確地確定體相和界面電荷轉移以及複合速率常數，將有助於對鈣鈦礦太陽能電池操作的理解，這將對接近鈣鈦礦太陽能電池的熱力學效率極限做出重要貢獻。

Thomas Kirchartz, et al. Photoluminescence‐Based Characterization of Halide Perovskites for Photovoltaics. AEM 2020.

DOI:10.1002/aenm.201904134

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201904134

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