Interpretation von Zeitkonstanten aus Frequenzbereichsmessungen von Perowskit-Solarzellen

Ravishankar et al. entwickelten ein Modell zur Beschreibung des Frequenzbereichsverhaltens von Perowskit-Solarzellen mit Schwerpunkt auf der Rolle der Transportschichten. Die Anwendung auf experimentelle Daten zeigt, dass die gemessenen Zeitkonstanten eher durch die Ladungsträgerextraktion als durch Rekombination begrenzt sind.

Messungen kleiner Störungen im Frequenzbereich sind nützliche Werkzeuge, um die physikalischen Prozesse zu verstehen, die auf verschiedenen Zeitskalen in der Solarzelle ablaufen. Im Fall von Perowskit-Solarzellen erfolgt die Analyse der gemessenen Frequenzbereichsspektren typischerweise unter Berücksichtigung von Transport- und Rekombinationsprozessen in der Perowskitschicht. Modernste Perowskit-Solarzellen (PSC) sind jedoch meist durch eine schlechte Ladungsextraktion vom Perowskit zur Elektrode über Transportschichten mit geringer Beweglichkeit eingeschränkt. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten Ravishankar et al. ein Modell, das die Effekte sowohl von Ladungsextraktion als auch Rekombination in der PSC berücksichtigt. Die Anwendung dieses Modells ergibt zwei Zeitkonstanten in den Frequenzdaten und sagt ihre Entwicklung in Abhängigkeit von der Leerlaufspannung für verschiedene Messverfahren voraus: Impedanzspektroskopie (IS), intensitätsmodulierte Photostromspektroskopie (IMPS) und intensitätsmodulierte Photospannungsspektroskopie (IMVS). Die Analyse der experimentellen Daten mit Hilfe des Modells ermöglicht eine wirksame Entkopplung von Messbereichen, die entweder durch Rekombination oder Ladungsextraktion dominiert werden, und die Berechnung relevanter Parameter wie der Ladungsextraktionsgeschwindigkeiten der Transportschichten.

Weitere Information sind hier zu finden:
https://journals.aps.org/prxenergy/abstract/10.1103/PRXEnergy.2.033006