В качестве многообещающего фотоэлектрического материала перовскит из галогенида металла обеспечивает высокую эффективность в солнечных элементах. Однако ловушки глубоких уровней неосновных носителей на поверхности штыревых перовскитных солнечных элементов могут подавлять безызлучательную рекомбинацию. Точная пассивация ловушек глубокого уровня была основным направлением повышения эффективности преобразования энергии (PCE) до теоретического предела Шокли-Квиссера.
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Сюй Цзисяня и профессора У Сяоцзюня из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) и их сотрудников из Сучжоуского института нанотехнологий и нанотехнологий. -Бионика CAS выявила многомодовые взаимодействия перовскит/полимер и их корреляцию с пассивацией ловушек глубоких уровней, а также открыла новый процесс протонирования in situ, который значительно уменьшает ловушки глубоких уровней неосновных носителей. Эта работа была опубликована в Джоуле .
Ранее известные режимы взаимодействия на границе раздела перовскит/полиэтиленимин (PEI) включают обычную физическую сорбцию и хелатирование металлов, которые либо проявляют незначительные пассивирующие эффекты, либо склонны пассивировать ловушки большинства носителей. Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи использовали высокочувствительную рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) и спектроскопию генерации суммарной частоты для идентификации процесса протонирования аминогруппы in situ на поверхности перовскита/полиэтилена.
Они изучили корреляции между различными режимами взаимодействия и ловушками, объединив переходную спектроскопию глубоких уровней (DLTS) и теорию функционала плотности (DFT). Результаты показали, что протонирование in situ может эффективно пассивировать ловушки неосновных носителей на глубоких уровнях в перовските, в то время как обычное протонирование ex situ не может.
Исследователи также сравнили эффект пассивации и вольт-амперные характеристики ПЭИ с различными конфигурациями, такими как линейные, разветвленные и этоксилированные ПЭИ, и выявили синергетический эффект функциональной группы и конфигураций. Они предположили, что, помимо обычных размышлений об улучшении применимости пассивации за счет увеличения типов функциональных групп, следует также рассмотреть многорежимную пассивацию одной функциональной группы.
Кроме того, исследователи использовали стратегию пассивации в перовскитных солнечных элементах с разной шириной запрещенной зоны, и все они показали значительное улучшение PCE.
Многомодовые взаимодействия перовскит /полимер, обнаруженные в этой работе, открывают возможный путь для разработки универсальной стратегии пассивации и повышения эффективности преобразования энергии в будущем.
