Shining Light on Metal Halide Perovskite Stability with Nanoscale Optical Characterization
通过纳米级光学表征揭示金属卤化物钙钛矿的稳定性
基本信息
- 批准号:EP/X014673/1
- 负责人:
- 金额:$ 271.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Mitigating the detrimental effects of climate change will require technological advances in renewable energy. In the last decade, hybrid metal halide perovskite thin films have shown increasing success as active layers in solar cells, demonstrating power conversion efficiencies rivaling those of silicon. Despite these successes, issues with stability and concerns about toxicity have kept these materials from widespread commercialization. At the center of both issues is the polycrystalline microstructure inherent to these films, which introduces heterogeneity in optoelectronic properties and energy landscape and can limit charge transport and efficiency. However, identifying routes for improvement is difficult because measurements of bulk optoelectronic properties cannot adequately probe this heterogeneity. A need therefore exists for optoelectronic studies on the nanoscale to fully understand the relationship between microstructure, stability, and charge transport. This project will address these issues by pioneering the combined use of THz and photoluminescence (PL) scattering near-field microscopy (SNOM) to map static and dynamic optoelectronic properties at the nanoscale. This project will specifically focus on mixed-halide and mixed lead-tin materials for the use in tandem solar cells as they are central to both the stability concerns and the commercial efforts of the field. Through comparison with traditional microscopy and ultrafast spectroscopy measurements, THz/PL-SNOM measurements will unravel the mechanisms whereby both intrinsic and extrinsic factors affect optoelectronic performance. By analyzing methods employed to improve stability including passivation and A-site cation mixing, this project will provide a roadmap for the materials engineering of stable and efficient perovskite thin films.
缓解气候变化的有害影响将需要可再生能源的技术进步。在过去的十年中,混合金属卤化物钙钛矿薄膜显示出随着太阳能电池的活性层的越来越多的成功,表明功率转化效率与硅的功率转化效率匹配。尽管取得了这些成功,但稳定和对毒性的担忧的问题使这些材料无法广泛商业化。这两个问题的中心是这些薄膜固有的多晶微观结构,它引入了光电特性和能量景观中的异质性,并且可以限制电荷运输和效率。但是,识别改进的途径很困难,因为批量光电特性的测量无法充分探测此异质性。因此,需要对纳米级的光电研究,以充分了解微结构,稳定性和电荷传输之间的关系。该项目将通过开创THZ和光致发光(PL)散射近场显微镜(SNOM)以绘制纳米级静态和动态光电特性的联合使用来解决这些问题。该项目将专门针对混合卤化物和混合铅锡材料,用于在串联太阳能电池中使用,因为它们既是稳定性问题和该领域的商业工作的核心。通过与传统显微镜和超快光谱测量值进行比较,THZ/PL-SNOM测量结果将揭示机制,从而固有和外在因子都会影响光电性能。通过分析用于提高稳定性(包括钝化和A位阳离子混合)的方法,该项目将为稳定且高效的钙钛矿薄膜的材料工程提供路线图。
项目成果
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