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Mar 27, 2024

비접촉식 준

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11163(2023) 이 기사 인용 공동 증발된 메틸 암모늄 납 요오드화물에 비접촉 준정상 상태 광전도(QSSPC) 방법을 적용합니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11163(2023) 이 기사 인용

우리는 공동 증발된 메틸 암모늄 납 요오드화물(MAPbI3) 페로브스카이트 박막에 비접촉 준정상 상태 광전도(QSSPC) 방법을 적용합니다. 초저 광전도도에 맞게 조정된 보정을 사용하여 MAPbI3 층의 주입 의존 캐리어 수명을 추출합니다. 수명은 QSSPC 측정 중에 적용되는 높은 주입 밀도에서의 방사 재결합에 의해 제한되는 것으로 밝혀졌으며, 알려진 MAPbI3의 방사 재결합 계수를 사용하여 MAPbI3에서 전자 및 정공 이동도 합계를 추출할 수 있습니다. 훨씬 낮은 주입 밀도에서 수행되는 일시적 광발광 측정과 QSSPC 측정을 결합하여 몇 배에 걸쳐 주입 의존 수명 곡선을 얻습니다. 결과 수명 곡선에서 검사된 MAPbI3 층의 달성 가능한 개방 회로 전압을 결정합니다.

메틸 암모늄 납 요오다이드(MAPbI3)와 같은 금속 할로겐화물 페로브스카이트는 지난 10년 동안 저비용, 고효율 태양 전지에 적용할 수 있는 새롭고 유망한 종류의 재료로 등장했습니다1. MAPbI3는 금속 할로겐화물 페로브스카이트 계열 내 최초의 구성 중 하나이며 지금까지 가장 많이 연구된 물질이기도 합니다1,2. 이는 높은 흡수 계수, 1.6eV의 직접 밴드갭, 상대적으로 높은 전하 캐리어 이동도 및 긴 전하 캐리어 수명으로 인해 빠르게 성장하는 전력 변환 효율(PCE)으로 광전지 커뮤니티의 관심을 불러일으켰습니다. 이러한 중요한 재료 매개변수 중에서 전하 캐리어 수명은 특히 페로브스카이트 층의 구성, 제조 방법 및 오염 정도에 크게 의존하기 때문에 페로브스카이트 기반 태양전지의 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 캐리어 수명의 정확한 측정은 페로브스카이트 연구에서 가장 중요합니다. 그러나 페로브스카이트 연구에서 자주 무시되는 점은 캐리어 수명이 일정한 값이 아니라 층 내 과잉 캐리어 농도, 즉 주입 수준에 따라 달라진다는 사실입니다. 불행히도 시간 분해 광발광(TRPL) 방법3,4,5과 같이 페로브스카이트 연구에 주로 적용되는 수명 측정 기술은 측정 중에 존재하는 정확한 과잉 캐리어 농도를 결정하지 않고 동적 접근 방식을 사용하여 캐리어 수명을 측정합니다. 본 논문에서는 조명된 샘플을 rf 브리지에 유도 결합하는 동시에 시간에 따른 조명 강도를 기록함으로써 실리콘의 주입 의존 수명을 측정하기 위해 개발된 측정 기술인 비접촉 준정상 상태(QSSPC) 방법을 사용합니다. 지타트 신톤]. 우리는 이전에 실리콘 특성화에만 사용되었던 방법을 금속 할로겐화물 페로브스카이트 층에 처음으로 적용하고 측정에서 수명과 과잉 캐리어 농도를 동시에 추출할 수 있음을 보여줍니다. 주입에 따른 수명 곡선의 주입 범위를 확장하기 위해 QSSPC와 TRPL 측정을 결합하고 이로부터 태양에 따른 전압 특성을 추론합니다.

준정상 상태 광전도(QSSPC) 측정 기술은 실리콘 기반 광전지의 표준 도구로, 실리콘 웨이퍼의 캐리어 수명에 대한 주입 의존 측정에 일상적으로 사용됩니다. 이는 코일을 통해 반도체 샘플을 rf 브리지 회로에 유도적으로 결합하는 것을 기반으로 하며, 출력 전압은 측정된 샘플의 광전도도에 선형적으로 의존합니다. 이 방법론은 19966년 Sinton과 Cuevas에 의해 도입되었으며 지난 수십 년 동안 실리콘 웨이퍼 및 비금속화 태양 전지 전구체의 벌크 및 표면 재결합 손실을 특성화하기 위한 강력하고 비접촉식이며 적용하기 쉬운 도구로 발전했습니다. 이 기여에서 우리는 이전에 실리콘 특성화에만 사용되었던 QSSPC 방법을 금속 할로겐화물 페로브스카이트 층에 처음으로 적용했습니다.