解释钙钛矿设备中的负峰值

在最近发表在《杂志》上的文章中ACS能量信，研究人员讨论了卤化物钙钛矿中的负瞬态尖峰。

学习：卤化物钙钛矿中的负瞬态尖峰。图片来源：音频和werbung/shutterstock.com

背景

即使卤化物钙钛矿太阳能电池和广泛的相关设备取得了长足的进步，但这些电子和光伏系统的动力学特征的关键特征仍然尚未完全了解。对光伏钙钛矿的瞬态动力学的分析，多年来表现出了一些相当奇特而令人兴奋的特性，因为它们已成为太阳能的新恒星材料。

当前的瞬态动力学经常显示光引起的负峰值，在此之前，响应在上升到最终均衡状态之前是最小值，这是这方面最相关和未解决的问题之一，并且仍然是主动讨论的主题。

这种特殊的特征主要是由施加的刺激导致形成瞬时离子构型的效果的描述，其中倒数极化导致产生第一个负电流的电场。时间依赖性的漂移扩散模型在描述瞬变的一般形式方面做得很好，但是它无法解释阶段后立即发生的负面冲动，并在较长的时间内发生了变化。

通过这种方式，已经提出，离子门控的晶体管可以记录钙钛矿太阳能电池的明显电容和感应行为。尽管对负时间瞬变进行了物理解释，但该问题并非通过时间域中光电流动力学的分析表示。

关于研究

在这项研究中，作者通过频率和时间域中的独立测量技术对报道的化学机制进行了全面分析，以解决钙钛矿太阳能电池的研究和开发持续的问题已有十多年了。在化学电感器的时域放电中，对光依赖性负值光电流事件的拟议研究是基于操作方法，这是一种化学，生物和材料系统的横向机制。

小组讨论了从阻抗中分离出的电感成分，该电感成分在光电流瞬变的时间中的负值方面分离出来。他们展示了化学电感器的解释框架如何帮助独立技术。

研究人员检查了具有几乎理想的电气行为的设备，并且在一系列电压/照明情况下没有明显的分散效应，以确定所提出模型的优势来描述异常瞬态出现。所提出的层结构具有FTO/C-TIO的活性层₂/m-tio₂/perovskite/spiro-ymetad/au，基于RB/CS/MA/FA/PB/I/BR表现出构图。这些四二次钙钛矿太阳能电池是用名义公式RB创建的_0.05CS_0.05嘛_0.15F A_0.75pb_1.05（我_0.95br_0.05）₃。

观察

对于具有良好平衡的样品而发生的瞬态尖峰发生，并且来自阻抗测量和光电流瞬时衰减的参数是相同的。这场比赛使得以一致且可重复的方式合理地表征钙钛矿设备成为可能，因为可以单独研究源自光谱响应的平衡参数。获奖装置的填充因子（FF）为78％，短路光电流密度JSC为22 mA/cm²，开路电压V_OC1.11 V，功率转换效率（PCE）约为19.1％。

FTO/PEDOT：PSS/MAPI/AU MEMRistor表现出对称的光电流，而带有TIO的设备₂层表现出定向光电流。每次，从低压下的电容滞后变为高向前偏置处的感应控制，都显示为在过去v的区域中的强倒滞后_OC这与强烈的前向偏见相对应。这表明该电感器是一种通用现象，它可能在几乎对称的系统中出现，没有选定的接触层和多种运输层。但是，这些影响的基本理化原因尚不清楚。

结论

总之，这项研究阐明了典型的光伏设备的归一化电流曲线，该曲线使用10 mV/s的扫描速率在一系列光照射范围内测量。作者研究了比例的电压和光依赖性光电流。

他们提到，当前的研究为围绕这种异常现象的解释问题提供了坚实的分辨率，该现象已经在钙钛矿设备中看到了十多年。他们指出，这项研究的结果为理解卤化物钙钛矿的新颖和重要用途所看到的感应性暂时性效应提供了广泛的基础，这些效应可以模仿突触和神经元的电活动时用作备忘录。

该小组认为，当前的研究还可以为使用非常有益的技术看到意外事件的适当解释。他们还强调，对于新颖的卤化钙钛矿应用（例如功率电子组件光电探测器）的适当运行，重要的是理解频繁的负瞬态尖峰至关重要。

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来源

Fu，R.，Lu，W.，Guo，Y。等。卤化物钙钛矿中的负瞬态尖峰。ACS Energy Letters（7）2602-2610（2022）。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c01252

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