Ein detaillierter Übersicht darüber, wie sich elektrische Ladungen im Inneren von Perowskiten verhalten, könnte die Bemühungen zur Verbesserung welcher Leistung von Solarzellen welcher nächsten Generation hinaus welcher Grundlage dieser Materialien leiten, wie die KAUST-Wissenschaft gezeigt hat.
Wenn Licht hinaus kombinieren Perowskit trifft, regt es negativ geladene Elektronen an und hinterlässt positiv geladene „Löcher“ in welcher Kristallstruktur des Materials. Welche Elektronen und Löcher können sich dann durch den Perowskit in Bewegung setzen, um kombinieren elektrischen Strom zu erzeugen. Stattdessen könnten sich die Ladungsträger gleichwohl untergeordnet rekombinieren, welches ihre Leistung verschwendet.
„Die Nützlichkeit von Perowskit-Solarzellen wurde in den letzten zehn Jahren stark verbessert, gleichwohl die Grundlagenforschung zu ihrer Photophysik ist relativ verzögert“, sagt Ming-Cong Wang vom KAUST Solar Center, Teil des Teams hinter welcher Arbeit. „Unklar ist unter anderem, wie sich Ladungsträger vor welcher Rekombination verhalten.“
Wenige welcher Ionen, aus denen dasjenige Kristallgitter des Perowskits besteht, können helfen, Elektronen und Löcher in verschiedenen Regionen zu lokalisieren, welches ihre Rekombination verhindert und ihre Nutzungsdauer verlängert. In der Tat führt solche Lokalisierung untergeordnet dazu, dass die Ladungsträger weniger mobil sind, welches sich negativ hinaus die Leistung welcher Solarzelle auswirken kann. Dasjenige Verständnis solcher Effekte könnte Forschern helfen, die Zusammensetzung von Perowskiten positiv abzustimmen und ihre Fähigkeit zur Stromproduktion aus Sonnenlicht zu steigern.
Dasjenige Team untersuchte zwei verschiedene Aspekte des Ladungsträgerverhaltens in dünnen Filmen eines vielversprechenden Perowskits, namhaft wie CsFAMA (ein Cäsium-haltiger Ternär-Kationen-Mischhalogenid-Perowskit). Zunächst regten sie die Ladungsträger mit einer Warteschlange kurzer Laserpulse an und untersuchten sie wenige Pikosekunden (Billionstel Sekunden) später. Sie fanden hervor, dass mit zunehmender Ladungsträgerdichte die Energielücke, die Elektronen benötigen, um zu springen, wenn sie durch einfallendes Licht angeregt werden, linear verengt wird. Dies unterscheide sich vom Verhalten herkömmlicher Halbleiter, sagt Wang.
Dann verwendete dasjenige Team eine Form von hochintensiven Mikrowellen, die wie Terahertz-Strahlung bezeichnet wird, um zu untersuchen, wie sich die Ladungsträger in Bewegung setzen. Hiermit zeigte sich, dass Ladungsträger mit zunehmender spezifisches Gewicht praktisch an einem bestimmten Ort kleben bleiben. „Ladungsträger sind c/o höheren Reimen stärker lokalisiert“, sagt Frederic Laquai, welcher dasjenige Team leitete.
Die Forscher Vertrauen schenken, dass solche beiden Beobachtungen dieselbe Ursache nach sich ziehen. Wenn Licht hinaus den Perowskit trifft, kann es kleine schnelle Verzerrungen im Ionengitter verursachen, die dasjenige Verhalten welcher Ladungsträger manipulieren. Andere Forscher nach sich ziehen kürzlich solche Gitterschwankungen untergeordnet in Perowskiten beobachtet, welches die Ergebnisse unterstützt.
Forschungsbericht:Photoinduzierte Verstärkung von Gitterfluktuationen in Metallhalogenid-Perowskiten
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King Abdullah Universität pro Wissenschaft und Technologie
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