【摘 要】
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利用器件模型方法,我们模拟了CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池在不同的复合机制下的电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)曲线和复合电阻-电压(Rrec-V)曲线.通过将模拟的结果和阻抗谱实验给出的Rrec-
【机 构】
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复旦大学应用表面物理国家重点实验室
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利用器件模型方法,我们模拟了CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池在不同的复合机制下的电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)曲线和复合电阻-电压(Rrec-V)曲线.通过将模拟的结果和阻抗谱实验给出的Rrec-V曲线比较发现,如果钙钛矿材料体内的深能级缺陷态密度较小,双分子复合起主要作用,它决定了器件开路电压的大小.当双分子复合的复合系数很小时,复合速率极大减小,使得开路电压有显著的提高.如果器件内的缺陷态密度较大,陷阱辅助的单分子复合的速率和双分子复合的速率可比拟,会造成器件效率的损失.对于介观结构的太阳能电池,电子传输材料(如TiO2骨架)和空穴传输材料(如spiro-OMeTAD)会使得电荷在体内的迁移率下降.模拟表面,其在低偏压下,复合机制主要由单分子复合主导,短路电流和填充因子显著减小;但在高偏压下,器件体内的电荷密度上升,复合机制由双分子复合主导.对于平面异质结结构的太阳能电池,电荷的迁移率在纯的钙钛矿材料中较高,因此存在较多陷阱缺陷态时,短路电流和填充因子的下降并不明显,但开路电压有显著降低.另外,通过模拟我们发现,阻抗谱实验得到的Rrec-V曲线的特征线形可以由界面的注入势垒高低,或两种复合机制的相对重要性的转变来解释.
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