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Jul 07, 2023

非接触型

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11163 (2023) この記事を引用 360 アクセス メトリクスの詳細 非接触準定常状態光コンダクタンス (QSSPC) 法を共蒸着膜に適用します。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11163 (2023) この記事を引用

360 アクセス

メトリクスの詳細

非接触準定常光コンダクタンス (QSSPC) 法を共蒸着したヨウ化メチルアンモニウム鉛 (MAPbI3) ペロブスカイト薄膜に適用します。 超低光コンダクタンスに適応したキャリブレーションを使用して、MAPbI3 層の注入依存のキャリア寿命を抽出します。 寿命は、QSSPC 測定中に適用される高注入密度での放射再結合によって制限されることが判明し、MAPbI3 の既知の放射再結合係数を使用して MAPbI3 内の電子と正孔の移動度の合計を抽出することが可能になります。 QSSPC 測定と、はるかに低い注入密度で実行される過渡フォトルミネッセンス測定を組み合わせると、数桁にわたる注入依存の寿命曲線が得られます。 得られた寿命曲線から、調査した MAPbI3 層の達成可能な開路電圧を決定します。

ヨウ化メチルアンモニウム鉛 (MAPbI3) のような金属ハロゲン化物ペロブスカイトは、低コストで高効率の太陽電池に応用できる新しい有望な材料として過去 10 年間に登場してきました 1。 MAPbI3 は金属ハロゲン化物ペロブスカイトのクラス内で最初の組成の 1 つであり、これまでに最も研究されています 1,2。 これは、高い吸収係数、1.6 eVの直接バンドギャップ、比較的高い電荷キャリア移動度、および長い電荷キャリア寿命によって可能になる急速に成長する電力変換効率（PCE）により、太陽光発電コミュニティの関心を集めました。 これらの重要な材料パラメーターのうち、電荷キャリアの寿命は、組成、製造方法、ペロブスカイト層の汚染度に大きく依存するため、特にペロブスカイトベースの太陽電池の効率に直接影響します。 したがって、キャリア寿命の正確な測定は、ペロブスカイトの研究において最も重要です。 しかし、ペロブスカイトの研究では、キャリアの寿命が一定の値ではなく、層内の過剰なキャリア濃度、つまり注入レベルに依存するという事実が無視されがちです。 残念なことに、時間分解フォトルミネッセンス（TRPL）法 3、4、5 など、主にペロブスカイト研究に適用されている寿命測定技術は、測定中に存在する正確な過剰キャリア濃度を決定することなく、動的アプローチを使用してキャリア寿命を測定します。 この論文では、非接触準定常状態 (QSSPC) 法を採用します。これは、時間依存の照明強度を同時に記録しながら、照明されたサンプルを高周波ブリッジに誘導結合することにより、シリコンの注入依存寿命を測定するために開発された測定技術です。ジタット・シントン]。 以前はシリコンの特性評価のみに使用されていたこの方法を初めてメタルハライドペロブスカイト層に適用し、寿命と過剰キャリア濃度を測定値から同時に抽出できることを実証しました。 注入に依存する寿命曲線の注入範囲を拡大するために、QSSPC と TRPL 測定を組み合わせて、そこから太陽暗黙の電圧特性を推定します。

準定常光コンダクタンス (QSSPC) 測定技術は、シリコンベースの太陽光発電の標準ツールであり、シリコン ウェーハのキャリア寿命の注入依存測定に日常的に使用されています。 これは、コイルを介した半導体サンプルのRFブリッジ回路への誘導結合に基づいており、その出力電圧は測定サンプルの光コンダクタンスに線形に依存します。 この方法論は 19966 年に Sinton と Cuevas によって導入され、過去数十年の間に、シリコンウェーハおよび非金属太陽電池前駆体のバルクおよび表面再結合損失の特性評価のための、非接触で適用が簡単な強力なツールに進化しました。 この寄稿では、以前はシリコンの特性評価のみに使用されていた QSSPC 法を初めてメタルハライドペロブスカイト層に適用しました。