處理太陽能電池材料揭示了意外微觀結(jié)構(gòu)的形成

太陽能電池技術(shù)的最新進(jìn)展使用多晶鈣鈦礦膜作為有源層，效率提高多達(dá)24.2%?；旌嫌袡C(jī) - 無機(jī)鈣鈦礦特別成功，并且它們已經(jīng)用于光電器件，包括太陽能電池，光電探測(cè)器，發(fā)光二極管和激光器。

但是，混合鈣鈦礦的表面容易出現(xiàn)表面缺陷或表面陷阱，其中電荷載體被捕獲在半導(dǎo)體材料中。為了解決這個(gè)問題并減少陷阱的數(shù)量，必須鈍化晶體表面。

在使用前，鈣鈦礦可以用化學(xué)溶液，蒸汽和大氣氣體處理，以去除使材料效率降低的缺陷。芐胺是用于此目的的一種特別成功的分子。通過這些處理工作的物理和化學(xué)機(jī)制的詳細(xì)了解的關(guān)鍵是增加收集載流子的太陽能電池。

在他們本周的應(yīng)用物理評(píng)論文章中，作者描述了他們用芐胺處理混合有機(jī) - 無機(jī)鈣鈦礦晶體的工作，以研究晶體表面鈍化的機(jī)理，并減少陷阱狀態(tài)。

“這種分子已被用于太陽能電池的多晶場(chǎng)，人們已經(jīng)證明太陽能電池得到了改進(jìn)，”作者M(jìn)aria A. Loi說。“我們希望在一個(gè)清潔的系統(tǒng)中研究為什么太陽能電池正在改進(jìn)并理解為什么添加這種分子可以使設(shè)備更好。”

實(shí)驗(yàn)表明，芐胺進(jìn)入晶體表面，在三維晶體表面形成新的二維材料-2-D 鈣鈦礦。在形成2-D版本并且隨后從表面脫離的情況下，發(fā)生梯形蝕刻圖案。

“主要目的是鈍化表面以減少缺陷狀態(tài)，”Loi說。“令我們驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)表面被修改了，這不是一種預(yù)期的機(jī)制。人們報(bào)告說這種分子可以提高設(shè)備的質(zhì)量，但沒有人報(bào)告說，實(shí)際上，它創(chuàng)造了一個(gè)二維層，也可以重組材料。“

作者還發(fā)現(xiàn)，芐胺和大氣氣體的組合對(duì)鈍化最有效。這可能意味著，Loi說，存在多種類型的陷阱狀態(tài)。對(duì)多種類型的陷阱狀態(tài)的進(jìn)一步研究可以精確調(diào)整為有效的光電器件制備晶體所涉及的機(jī)制。