AEM:界面电荷提取缺陷的简易检测方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

来源:知光谷发布时间:2025-10-20 09:56:15

理解和量化界面处的电荷收集对于优化太阳能电池性能至关重要,尤其是在界面损耗日益限制器件效率的背景下。尽管其重要性不言而喻,但界面收集效率难以通过常规测量直接评估。

本文提出了一种基于弱吸收与强吸收条件下内量子效率(IQE)的新型分析方法,用于计算光电子参数。该方法能够确定有意义的物理参数,如平均收集效率和前表面收集效率,揭示钙钛矿太阳能电池中不完美的载流子收集现象。通过将该方法应用于有无电子传输层的器件,清晰地展示了界面提取效率的差异,凸显了该方法的实用性。结果表明,总收集效率无法通过简单的电子与空穴收集模型(乘法或加法)描述,而是由提取速度主导的更为复杂的相互作用所决定。

所提出的方法无需依赖瞬态技术或传统假设完美载流子提取的IQE模型,即可快速评估器件界面性能。

文章亮点:

1.新型IQE线性化分析方法:通过强吸收与弱吸收极限下的IQE线性拟合,直接提取界面收集效率 fc(0)及其空间梯度,无需依赖瞬态测量或理想化假设。

2.揭示界面提取不完美性:在多种钙钛矿体系(CsPbI₃、MAPbI₃、FAPbI₃)中均发现 fc(0)<1,证明界面提取存在显著损失,尤其在无ETL器件中 f c(0) 降至0.6。

3.普适性强且实验友好:方法适用于任意传输机制(扩散、双极扩散),仅需稳态EQE与反射率数据,为界面工程提供了快速诊断工具。

K. Taretto, H. Heffner, J. R. Bautista-Quijano, et al. “ Simple Detection of Imperfect Charge Extraction at Contacts – Application to Perovskite Solar Cells.” Adv. Energy Mater. (2025): e04734.

https://doi.org/10.1002/aenm.202504734


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