Perovskite solceller (PSC) har fått uppmärksamhet över hela världen på grund av sin utmärkta effekt-till-elektricitetskonverteringseffektivitet (PCE). För närvarande, 22,1 procent certifierad PCE har uppnåtts jämfört med CIGS och CdTe solceller. Dock, Det återstår fortfarande några kritiska frågor som måste lösas för att främja PSC-kommersialisering.
Perovskit metallhalogenidmaterial, såsom CH 3 NH 3 PbI 3 , har väckt stort intresse för fotoelektrisk konvertering, detektering och luminescens. Som en framväxande halvledare, denna typ av material har tydliga fördelar med hög ljusabsorptionskoefficient, lång bärarlivslängd, låg defektdensitet och excitonbindande energi, och låg tillverkningskostnad. Energiomvandlingseffektiviteten för perovskitsolceller (PSC) har överstigit 22 procent, till och med högre än för multikristallina kiselceller, antyder dess potentiella kommersiella tillämpning. I utvecklingsprocessen för PSC, Kinesiska vetenskapsmän har bidragit med att utveckla effektiva håltransportmaterialfria PSC:er, utforska nya material med fotoelektriska och luminescensegenskaper, reglera materialtillverkningen, integrera stora enheter, och undersöka stabilitetsfrågan för cellen.
Här, Mengs grupp från Institute of Physics, kinesiska vetenskapsakademin, granskar de senaste framstegen ur perspektivet av materialstruktur, tillverkningsteknik till de kritiska fysikegenskaperna. Speciellt för de fysikaliska egenskaperna, dopningen, defekter, transportörer, korsning och elektriskt fält, jontransport och deras inverkan på halvledaregenskaperna diskuteras.
Bäraregenskapen hos ternär perovskit är nära besläktad med självdoping, och bärarkontrollen kan också utföras experimentellt genom att reglera den fysik-kemiska processen bakom materialtillverkningen. Under tiden, föroreningsatomer kan vara ett alternativ för bärarjusteringen. På grund av doping av p-typ, en enda heteroövergång vid TiO2/perovskit-gränssnittet observerades i cellen, där heteroövergången huvudsakligen är belägen i perovskitregionen. Intressant, ingen tydlig korsning hittades vid gränssnittet perovskit/håltransporterande lager, vilket innebär att cellen kanske inte är en p-i-n-cell. För defektegenskaperna, några arbeten har rapporterats. Defektdensiteten för dessa lågtemperatur-lösningsbehandlade perovskiter är så låg som 10 15 centimeter -3 , vilket därmed bidrar till den långa bärarens livslängd. Nyligen, betydande jontransport i materialet har hittats, som skulle omfördela dopningen och defekten i cellen, vilket påverkar det fotoelektriska beteendet och stabiliteten.
Dessa fysikegenskaper spelar väsentliga roller i cellens funktion och måste förstås grundligt. För cellen, den låga stabiliteten är nyckelbegränsningen för dess vidare utveckling, och fysikstabiliteten har den kritiska effekten. Man tror att, med betydande ansträngningar för att utveckla nya hybridperovskitmaterial och nya tillverkningstekniker, en pålitlig perovskite solcellsteknik kan realiseras i framtiden.
