Многие полупроводниковые материалы являются возможными кандидатами для солнечных элементов. В последние годы особое внимание привлекли перовскитные полупроводники, поскольку они недороги, просты в обработке и обеспечивают высокую эффективность. Теперь новое исследование показывает, как терагерцовая (TRTS) и микроволновая спектроскопия (TRMC) могут быть использованы для надежного определения подвижности и времени жизни носителей заряда в новых полупроводниковых материалах. Используя эти данные измерений, можно заранее спрогнозировать потенциальную эффективность солнечного элемента и классифицировать потери в готовом элементе.
Наиболее важные свойства полупроводника, который будет использоваться в качестве солнечного элемента, включают подвижность и время жизни электронов и "дырок". Обе величины могут быть измерены без контакта со спектроскопическими методами с использованием терагерцового или микроволнового излучения. Однако данные измерений, встречающиеся в литературе, часто отличаются на порядки. Это затруднило их использование для надежной оценки качества материала.
Измеренные эталонные образцы
"Мы хотели разобраться в этих различиях и связались с экспертами в общей сложности из 15 международных лабораторий, чтобы проанализировать типичные источники ошибок и проблем с измерениями", - говорит доктор Ханнес Хемпель из команды HZB, возглавляемой доктором Томасом Унольдом. Физики HZB отправили эталонные образцы, изготовленные командой доктора Мартина Столтерфохта из Потсдамского университета, в каждую лабораторию с перовскитным полупроводниковым соединением (Cs, FA, MA)Pb(I, Br)3) оптимизирован для обеспечения стабильности.
Лучшие данные для лучшего прогнозирования
Одним из результатов совместной работы является значительно более точное определение транспортных свойств с помощью терагерцовой или микроволновой спектроскопии. "Мы могли бы определить некоторые невралгические точки, которые необходимо учитывать до проведения фактических измерений, что позволяет нам достичь значительно лучшего согласования результатов", - подчеркивает Хемпель.
Еще один результат исследования: благодаря надежным данным измерений и более продвинутому анализу характеристики солнечного элемента также могут быть рассчитаны более точно. "Мы считаем, что этот анализ представляет большой интерес для фотоэлектрических исследований, поскольку он предсказывает максимально возможную эффективность материала в солнечном элементе и выявляет влияние различных механизмов потерь, таких как транспортные барьеры", - говорит Унольд. Это относится не только к классу материалов перовскитных полупроводников, но и к другим новым полупроводниковым материалам, которые, таким образом, могут быть быстрее протестированы на предмет их потенциальной пригодности.
Комментарии