HZB mit Fortschritten in der Perowskit-Solarzellen-Forschung
Verluste treten in allen Solarzellen auf. Eine Ursache ist die Rekombination von Ladungsträgern an den Grenzflächen. Zwischenschichten an solchen Grenzflächen können diese Verluste durch sogenannte Passivierung verringern. Besonders gut für die Passivierung von Perowskit-Halbleiteroberflächen eignen sich selbstorganisierte Monolagen (SAMs) aus organischen Molekülen mit einem Carbazol-Kern. Das hat ein Team um den HZB-Physiker Prof. Steve Albrecht mit einer Gruppe der Technischen Universität Kaunas in Litauen bereits vor einiger Zeit gezeigt und damit eine Silizium-Perowskit-Tandemsolarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von mehr als 29 Prozent entwickelt.
Perowskit-Solarzelle im HZB-Institut für Si-PV – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Nun hat eine Gruppe am HZB erstmals die Ladungsträgerdynamik an der Perowskit/SAM-modifizierten ITO-Grenzfläche genauer analysiert. Aus zeitaufgelösten Messungen der Oberflächenphotospannung konnten sie mit Hilfe eines kinetischen Modells die Dichte von „Elektronenfallen“ an der Grenzfläche sowie die Lochtransferraten extrahieren. Ergänzende Informationen lieferte die Messung der zeitaufgelösten Photolumineszenz.
„Wir konnten Unterschiede in der Passivierungsqualität, der Selektivität und den Lochtransferraten in Abhängigkeit von der Struktur des SAMs feststellen“, erklärt Igal Levine, Postdoc am HZB und Erstautor der Arbeit. „Wir haben gezeigt, dass wir damit eine relativ einfache Technik zur Verfügung haben, um die Ladungsextraktion an vergrabenen Grenzflächen zu quantifizieren.“ Das könnte das Design idealer ladungsselektiver Kontakte künftig erheblich erleichtern.
->Quellen:
- helmholtz-berlin.de/news_seite
- Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen an der Schwelle zu 30 % Wirkungsgrad
-
Igal Levine, Amran Al-Ashouri, Artem Musiienko, Hannes Hempel, Artiom Magomedov, Aida Drevilkauskaite, Vytautas Getautis, Dorothee Menzel, Karsten Hinrichs, Thomas Unold, Steve Albrecht and Thomas Dittrich: Charge Transfer Rates and Electron Trapping at Buried Interfaces of Perovskite Solar Cells, in: Joule 2021, open access, DOI: 10.1016/j.joule.2021.07.016