Walter-Benjamin-Stipendium

(Dr. S. Ravishankar)

Breitband-Perowskite werden als oberste Zelle in einer Tandemstruktur mit Silizium-Solarzellen untersucht, um die Thermalisierungsverluste zu verringern und dadurch die photovoltaische Umwandlungseffizienz zu verbessern. Die Leistung der Tandemzelle wird jedoch durch die niedrige Energieumwandlungseffizienz der Breitband-Perowskit-Zelle begrenzt, die erhebliche Verluste bei Leerlaufspannung und Füllfaktor aufweist. Dies wird auf die erhebliche nicht-strahlende Rekombination an den Grenzflächen der Perowskit-Solarzellen und den schlechten Ladungstransport in den selektiven Kontakten zurückgeführt.

In diesem Projekt wollen wir die Physik des Bauelements, die für diese Verluste in Perowskit-Solarzellen mit großer Bandlücke verantwortlich ist, durch neuartige Kombinationen elektro-optischer Charakterisierungsverfahren charakterisieren, die durch Drift-Diffusionssimulationen ergänzt werden. Zu diesen Techniken gehören Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (UPS), transiente Photolumineszenz (tr-PL) und intensitätsmodulierte Photostromspektroskopie (IMPS). Solche Kombinationen von Charakterisierungstechniken und Simulationen ermöglichen es, die Beschränkungen einer einzelnen Technik zu überwinden und konsistente Informationen und Parameter über die Betriebsphysik des Bauelements zu erhalten.

Abbildung 1: Verwendung von Lumineszenz- und elektrischen Methoden zur Bestimmung der Rekombinationslebensdauer.

(a) Simulierte effektive Lebensdauern eines Perowskitfilms unter hohen Injektionsbedingungen mit Shockley-Read-Hall-Rekombinationslebensdauern für Elektronen und Löcher ns. Die strahlende bimolekulare Rekombination dominiert bei hohen Überschussladungsdichten.
(b) Simulierte Rekombinationswiderstände, chemische Kapazität und entsprechende Lebensdauern (Produkt aus Rekombinationswiderstand und chemischer Kapazität) für strahlende und nichtstrahlende Rekombination unter hohen Injektionsbedingungen.