Wie Luftfeuchtigkeit und Lichteinwirkung die Photophysik von Metallhalogenid-Perowskit-Solarzellen verändern

Abstrakt

Metallhalogenid-Perowskite weisen hervorragende optische und elektronische Eigenschaften auf, reagieren jedoch sehr empfindlich auf Feuchtigkeit und Lichteinwirkung. In dieser Arbeit wird die Photophysik von Perowskiten unter solchen Bedingungen untersucht und dabei der Einfluss von überschüssigem Bleijodid (PbI₂) aufgezeigt. Anhand hochempfindlicher Absorptions- und zeitaufgelöster Photolumineszenzmessungen (TRPL) wurde bei exponierten Proben die Bildung von Zuständen unterhalb der Bandlücke bzw. eine erhöhte Rekombination über Defektstellen beobachtet. Offenbar betrifft diese Exposition primär die Perowskitoberfläche. Folglich wird auf der Ebene von n-i-p-Bauelementen die Spiro-OMeTAD/Perowskit-Grenzfläche schneller beeinflusst als die darunterliegende Elektronensammelschicht. Darüber hinaus zeigen sowohl stöchiometrische als auch nichtstöchiometrische MAPbI₃-basierte Solarzellen eine reduzierte Leistung, hauptsächlich aufgrund von Spannungsverlusten. Insgesamt liefert diese Studie wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen mit verbesserter Leistung und Materialstabilität.