Bẫy bề mặt trong màng pin perovskite

Khám phá một tinh thể perovskite mô hình theo từng lớp: đếm các vị trí bề mặt thiếu phối trí đóng vai trò bẫy tái hợp và hiểu vì sao thụ động hoá nâng hiệu suất pin.

Mục tiêu

Ước lượng tỉ lệ nguyên tử trên bề mặt hạt và suy luận nó thay đổi thế nào theo kích thước hạt — và vì sao màng hạt nhỏ mất nhiều hạt tải vào bẫy.

Dụng cụ và hoá chất

Kính hiển vi ảo: hạt mô hình 320 nguyên tử của màng perovskite halide với các vị trí bề mặt (bẫy) tô vàng; ba chế độ xem.

Giải thích

Perovskite halide như $\ce{MAPbI3}$ hấp thụ xuất sắc và chịu được khuyết tật khối, nhưng bề mặt là chỗ mạng bị cắt: $\ce{Pb^{2+}}$ thiếu phối trí và khuyết halide tạo mức giữa vùng cấm, nơi electron và lỗ trống quang sinh tái hợp không bức xạ. Ligand thụ động hoá (base Lewis như pyridin, muối amoni tạo lớp mũ 2D) chữa các vị trí này; cùng với hạt lớn hơn và kiểm soát định hướng tinh thể, chúng nâng hiệu suất chứng nhận từ ~3 % (2009) lên quá 26 % — ngang silicon.

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.