Ett forskargrupp ledd av professor Zhao Jin från Institutionen för fysik, University of Science and Technology of China (USTC) vid Chinese Academy of Sciences fann lågfrekventa gitterfononer i halogenidperovskiter vilket resulterade i hög defekttolerans mot rekombination av elektronhål med deras oberoende utvecklade programvara, Hefei-NAMD. Studien publicerad i Vetenskapliga framsteg .

Solceller har använts vilt i olika försörjnings- eller industriella tillämpningar, medan effektiviteten och hållbarheten för solenergi halvledare fortfarande trakasserar tillverkare. Defekter i halvledande material bildar elektronhål (e-h) rekombinationscentraler som skadar solens omvandlingseffektivitet. Detta är en viktig vetenskaplig fråga inom detta område.

Redan på 1950 -talet, forskarna Shockley, Read och Hall föreslog den berömda Shockley-Read-Hall (SRH) -modellen via vilken defekttillstånd i bandgapet bildar e-h-rekombinationscentra. Och i decennier, den abstrakta modellen har anpassats av många forskare inom det halvledande området. Dock, det tar inte hänsyn till elektron-fononkopplingen som är nyckeln för e-h-rekombination genom icke-strålande processer.

I den här studien, forskarna undersökte e-h-rekombinationsprocesserna på grund av infödda punktdefekter i metylammonium-blyhalogenid (MAPbI ₃ ) perovskiter som använder ab initio nonadiabatic molekylär dynamik och tar faktorer i räkningen exakt, såsom elektron-fonon-interaktioner, energinivåer, kärnhastighet, dekoherenseffekter och bärarkoncentration. De fann att laddningsrekombination i MAPbI ₃ inte förbättrades oavsett om defekterna introducerar ett grunt eller djupt bandtillstånd, vilket innebar att SRH -teorin upphörde.

Även om man analyserar elektron-fononkopplingen kvantitativt, de visade att de fotogenererade bärarna bara är kopplade till lågfrekventa fononer och elektron- och håltillstånd överlappar svagt, vilket förklarade varför MAPbI ₃ visar fortfarande hög solomvandlingseffektivitet med många defekter.

Dessa fynd är viktiga i den framtida designen av funktionella halvledande material för konvertering av solenergi.