Interrogate: Interfaces in perovskite solar cells investigated with photoelectron spectroscopy and modelling: Feed Back Loop of Full Device Fabrication, Full Device Photoelectron spectroscopy Operando Characterization, and Full Device Modeling

询问:通过光电子能谱和建模研究钙钛矿太阳能电池中的界面:全器件制造的反馈回路、全器件光电子能谱操作表征和全器件建模

基本信息

项目摘要

The proposed project aims at achieving a deeper understanding of the impact of interfaces between perovskite absorber and electron and hole transport materials in perovskite solar cells. To this end, we bring together our expertise in characterization and numerical device simulations. Advanced photoelectron spectroscopy on full device tapered cross sections (Technical University of Darmstadt, Thomas Mayer) will be combined with different characterizations techniques such as current-voltage characteristics, photo- and electroluminescence spectroscopy, transient photoluminescence and Suns-VOC (University of Freiburg, Uli Würfel). With the newly developed method full device tapered cross section photoelectron spectroscopy (FDTCS-PES, Thomas Mayer) we transfer the nm scale of the depth profile to the mm scale of the tapered cross section by using a small angle of (0.02°) and XPS line scans on these tapered cross sections are performed with step width of 50µm. The profile of electronic properties can be measured directly on the tapered cross section. These measurements will be performed on a number of devices (fabricated and characterized as mentioned above at the University of Freiburg) with different electron and hole transport layers, respectively.The experimental work will be complemented by numerical device simulations (University of Freiburg, Uli Würfel) in order to identify an appropriate quantitative description of all experimental data from the view-point of a full device model. Particular emphasis will be placed on the impact of the above mentioned interfaces. This shall enable to set up a meaningful hypothesis which will be verified or falsified in additional experiments based on rational and systematic parameter variation. This continuous feedback loop between the characterizations carried out at the labs of both partners and the refinement of the device model will enable the successful implementation of the work programme and to realize an improved understanding of how interfaces limit device performance and stability and identify ways to overcome these challenges.Thus, we will obtain most valuable information about chemical composition and the potential distribution in the working device. This will be implemented in the numerical device simulations by adjusting parameters such as band-gap, recombination coefficient and the density and energetic distribution of trap states and mobile ion/ion vacancy concentrations.
拟议的项目旨在更深入地了解钙岩太阳能电池中钙钛矿吸收剂和电子以及孔传输材料之间界面的影响。为此,我们将表征和数值设备仿真方面的专家汇集在一起​​。完整设备锥形横截面(Darmstadt,Thomas Mayer技术大学)上的高级光电子光谱将与不同的角色技术结合使用,例如电流特性,光电和电致发光光谱,瞬态光发光,瞬态光致发光和太阳(弗雷伯格大学)。借助新开发的方法,通过使用(0.02°)的较小角度(0.02°)和XPS线扫描,在这些锥形横截面上执行50 hm scans,使用这些锥形横截面的小角度(0.02°)和XPS线扫描,将深度曲线的NM量表转移到锥形横截面的MM尺度上。电子性质的轮廓可以直接在锥形横截面上测量。这些测量将分别在许多设备(如上所述的弗莱堡大学制造和表征)上进行,分别使用不同的电子和孔传输层进行。实验性工作将通过数值设备模拟(弗莱堡大学,ULIWürfel大学)完成,以确定所有设备模型的实验性数据的适当定量描述。特别重点将放在上述接口的影响上。这将使得可以在基于有理和系统的参数变化的其他实验中进行有意义的假设,该假设将在其他实验中进行验证或错误。在合作伙伴实验室进行的角色和设备模型的改进之间的这种连续反馈循环将使工作计划的成功实施,并对接口如何限制设备性能和稳定性的改进理解,并确定克服这些挑战的方式。这将在数​​值设备模拟中通过调整参数,例如带隙,重组系数以及陷阱状态的密度和能量分布以及移动离子/离子空位浓度的密度和能量分布。

项目成果

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