Розмір шрифта:
ВПЛИВ ТОЧКОВИХ ДЕФЕКТІВ І ДОПУВАННЯ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ У ПЕРОВСЬКІТНИХ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТАХ
Остання редакція: 2026-05-20
Анотація
Проаналізовано механізми зниження ефективності фотоелектричного перетворення в органо-неорганічних перовськітах внаслідок наявності точкових дефектів кристалічної ґратки. Оцінено вплив різних типів точкових дефектів (базових вакансій, міжвузлових атомів, антиструктурних дефектів), а також домішкових станів, що виникають при допуванні, на процеси безвипромінювальної рекомбінації електронно-діркових пар. Встановлено теоретичну залежність коефіцієнта корисної дії від концентрації та енергетичної глибини локалізованих пасток у структурі напівпровідника. Наведено розгорнуті математичні моделі, що описують втрати через рекомбінацію Шоклі-Ріда-Холла, та розглянуто вплив іонної міграції. Сформульовано фізичні передумови для підвищення стабільності елементів шляхом хімічної пасивації дефектів.
The Effect of Point Defects and Doping on the Photoelectric Conversion Efficiency in Perovskite Solar Cells
Abstract: The mechanisms of photoelectric conversion efficiency reduction in organo-inorganic perovskites due to the presence of point defects in the crystal lattice are analyzed. The effect of different types of point defects (intrinsic vacancies, interstitials, antisite defects), as well as impurity states arising during doping, on the non-radiative recombination of electron-hole pairs is evaluated. The theoretical dependence of the efficiency on the concentration and energy depth of localized traps in the semiconductor structure is established. Detailed mathematical models describing losses due to Shockley-Read-Hall recombination are presented, and the impact of ion migration is considered. Physical prerequisites for increasing cell stability through chemical defect passivation are formulated.
The Effect of Point Defects and Doping on the Photoelectric Conversion Efficiency in Perovskite Solar Cells
Abstract: The mechanisms of photoelectric conversion efficiency reduction in organo-inorganic perovskites due to the presence of point defects in the crystal lattice are analyzed. The effect of different types of point defects (intrinsic vacancies, interstitials, antisite defects), as well as impurity states arising during doping, on the non-radiative recombination of electron-hole pairs is evaluated. The theoretical dependence of the efficiency on the concentration and energy depth of localized traps in the semiconductor structure is established. Detailed mathematical models describing losses due to Shockley-Read-Hall recombination are presented, and the impact of ion migration is considered. Physical prerequisites for increasing cell stability through chemical defect passivation are formulated.
Ключові слова
перовськітні сонячні елементи; точкові дефекти; допування; кристалічна ґратка; рекомбінація Шоклі-Ріда-Холла; час життя носіїв заряду; іонна міграція; пасивація.
Посилання
Гуржій А. М. Квантова фізика напівпровідників і наноструктур : навч. посібник / А. М. Гуржій, В. М. Колесник. - Х. : Фоліо, 2018. - 320 с.
Snaith H. J. Perovskite solar cells: continuing to soar / H. J. Snaith // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2013. - Vol. 4, No. 21. - P. 3623–3630.
Ball J. M. Non-radiative recombination in perovskite solar cells: the role of interfaces and defects / J. M. Ball, A. Petrozza // Nature Energy. - 2016. - Vol. 1, No. 11. - P. 1-13.
Yin W. J. Unusual defect physics in CH3NH3PbI3 perovskite solar cell absorber / W. J. Yin, T. Shi, Y. Yan // Applied Physics Letters. - 2014. - Vol. 104, No. 6. - P. 063903.
Stranks S. D. Electron-hole diffusion lengths exceeding 1 micrometer in an organometal trihalide perovskite absorber / S. D. Stranks [et al.] // Science. - 2013. - Vol. 342, No. 6156. - P. 341-344.
Yuan Y. Ion migration in organometal trihalide perovskite and its impact on photovoltaic efficiency and stability / Y. Yuan, J. Huang // Accounts of Chemical Research. - 2016. - Vol. 49, No. 2. - P. 286-293.
Jiang Q. Surface passivation of perovskite film for efficiency and stability / Q. Jiang [et al.] // Nature Photonics. - 2019. - Vol. 13, No. 7. - P. 460-466.
Snaith H. J. Perovskite solar cells: continuing to soar / H. J. Snaith // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2013. - Vol. 4, No. 21. - P. 3623–3630.
Ball J. M. Non-radiative recombination in perovskite solar cells: the role of interfaces and defects / J. M. Ball, A. Petrozza // Nature Energy. - 2016. - Vol. 1, No. 11. - P. 1-13.
Yin W. J. Unusual defect physics in CH3NH3PbI3 perovskite solar cell absorber / W. J. Yin, T. Shi, Y. Yan // Applied Physics Letters. - 2014. - Vol. 104, No. 6. - P. 063903.
Stranks S. D. Electron-hole diffusion lengths exceeding 1 micrometer in an organometal trihalide perovskite absorber / S. D. Stranks [et al.] // Science. - 2013. - Vol. 342, No. 6156. - P. 341-344.
Yuan Y. Ion migration in organometal trihalide perovskite and its impact on photovoltaic efficiency and stability / Y. Yuan, J. Huang // Accounts of Chemical Research. - 2016. - Vol. 49, No. 2. - P. 286-293.
Jiang Q. Surface passivation of perovskite film for efficiency and stability / Q. Jiang [et al.] // Nature Photonics. - 2019. - Vol. 13, No. 7. - P. 460-466.
Повний текст:
PDF