Metallorganiska perovskitskikt för solceller tillverkas ofta med spin-coating-teknik på kompakta substrat. Dessa perovskitskikt uppvisar vanligtvis hål, ändå uppnå häpnadsväckande höga effektivitetsnivåer. Anledningen till att dessa hål inte orsakar betydande kortslutningar mellan den främre och bakre kontakten har nu upptäckts av ett HZB-team under ledning av Dr.-Ing. Marcus Baer i samarbete med gruppen som leds av professor Henry Snaith (Oxford University) vid BESSY II.

De tidiga metallorganiska perovskiterna uppvisade effektivitetsnivåer på endast några få procent (2,2 procent 2006). Det ändrades snabbt, dock. Rekordnivån ligger nu betydligt över 22 procent. Motsvarande effektivitetsökning inom kommersiellt dominerande kiselsolcellsteknologi tog mer än 50 år. Dessutom, tunna filmer gjorda av billiga metallorganiska perovskiter kan produceras i stor skala, till exempel, genom centrifugering och bakning (varvid lösningsmedlet avdunstar och materialet kristalliseras).

Ändå, den tunna perovskitfilmen som resulterar från spinnbeläggning på kompakta underlag är i allmänhet inte perfekt, men istället uppvisar många hål. Problemet är att dessa hål kan leda till kortslutningar i solcellen genom att solcellens intilliggande lager kommer i kontakt. Detta skulle minska effektivitetsnivån avsevärt. Dock, en sådan minskning observeras inte.

Nu, Marcus Bär och hans grupp, tillsammans med spektromikroskopigruppen vid Fritz Haber Institute, har noggrant undersökt prover från Henry Snaith. Med hjälp av svepelektronmikroskopi, de kartlade ytmorfologin. De analyserade därefter provområdena som visade hål för deras kemiska sammansättning med hjälp av spektromikrografiska metoder vid BESSY II. "Vi kunde visa att substratet inte var riktigt exponerat, även i hålen, men istället, ett tunt lager byggs upp, huvudsakligen som ett resultat av avsättnings- och kristallisationsprocesserna, som uppenbarligen förhindrar kortslutning, " förklarar doktoranden Claudia Hartmann.

Forskarna kunde också konstatera att den energibarriär som laddningsbärarna var tvungna att övervinna för att rekombinera med varandra vid ett direkt möte av kontaktskikten är relativt hög. "Elektrontransportskiktet (TiO2) och transportmaterialet för positiva laddningsbärare (Spiro MeOTAD) kommer faktiskt inte i direkt kontakt. Dessutom rekombinationsbarriären mellan kontaktskikten är tillräckligt hög för att förlusterna i dessa solceller är små trots de många hålen i perovskitens tunnfilm, säger Bär.

Studien publiceras i Avancerade materialgränssnitt .