Теоретически перовскитные фотоэлементы могут достигать эффективности около 30,5 процентов. Чтобы приблизиться к этому, необходимо повысить их оптоэлектронное качество. В принципе, материалы, пригодные для солнечной энергетики, должны не только поглощать свет, но и эффективно его излучать — процесс, известный как фотолюминесценция. Для определения качества перовскитных полупроводников, таким образом, идеально подходит такой параметр измерения, который называется квантовым выходом фотолюминесценции.
Исследователи из Института технологии микроструктур (IMT) и Института технологии света (LTI) Технологического института Карлсруэ (KIT) совместно с учеными из Центра перспективных материалов (CAM) при Гейдельбергском университете и Технического университета Дрездена разработали новую модель, которая впервые может быть использована для надежного и точного определения квантового выхода фотолюминесценции в слоях перовскита. Они сообщают о своих результатах в журнале Matter.
«Наша модель позволяет определить квантовый выход фотолюминесценции в условиях солнечного облучения более точно, чем раньше», — объясняет Пауль Фасль из IMT. «Здесь важна рециркуляция фотонов, т.е. доля фотонов, излучаемых перовскитом, которая повторно впитывается и ретранслируется в тонких слоях».
Исследователи применили свою модель к трииодиду метиламмония свинца (CH3NH3PbI3), одному из перовскитов с самым высоким квантовым выходом фотолюминесценции. Ранее этот выход оценивался примерно в 90 процентов, но в соответствии с модельными расчетами он составляет около 78 процентов. По мнению ученых, в предыдущих оценках не учитывался должным образом эффект рассеяния света. В результате недооценивалась вероятность того, что фотоны — кванты световой энергии — выйдут из слоя до их реабсорбции.
«Наши результаты показывают, что потенциал оптимизации этих материалов намного выше, чем предполагалось ранее», — говорит Ульрих В. Пэцольд, руководитель группы «Передовая оптика и материалы для солнечной энергетики следующего поколения» в IMT. Исследовательская группа предоставила приложение с открытым исходным кодом, которое можно использовать для расчета квантового выхода фотолюминесценции различных перовскитных материалов на основе их модели.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2021/02/24/kit-forscher-entwickeln-neues-verfahren-zur-bestimmung-der-qualitaet-von-perowskit-halbleitern/
Перевод выполнен с разрешения редакции журнала pv-magazine.
