Но поверхность гибридных перовскитов склонна к поверхностным дефектам или поверхностным ловушкам, когда носители заряда задерживаются в полупроводниковом материале. Чтобы решить эту проблему и уменьшить количество ловушек, поверхность кристалла необходимо пассивировать.
Перед использованием перовскиты можно обработать химическими растворами, парами и атмосферными газами для устранения дефектов, снижающих эффективность материала. Бензиламин – одна из наиболее удачных молекул для этой цели. Детальное понимание физических и химических механизмов, с помощью которых работают эти методы лечения, является ключом к увеличению сбора носителей заряда в солнечных элементах.
В своей статье в Applied Physics Reviews на этой неделе от AIP Publishing авторы описывают свою работу по тестированию гибридных органо-неорганических кристаллов перовскита, обработанных бензиламином, для исследования механизмов, с помощью которых поверхность кристалла пассивируется, а состояния ловушек уменьшаются.
«Эта молекула использовалась в поликристаллических полях в солнечных элементах, и люди продемонстрировали, что солнечные элементы были улучшены», – автор Мария А. Лой сказал. «Мы хотели изучить в чистой системе, почему солнечные элементы улучшаются, и понять, почему добавление этой молекулы делает устройства лучше."
Эксперименты показали, что бензиламин проникает на поверхность кристалла и создает новый двумерный материал – двумерный перовскит – на поверхности трехмерного кристалла. Там, где 2D-версия формируется, а затем отрывается от поверхности, возникает террасный рисунок травления.
«Основная цель заключалась в том, чтобы пассивировать поверхность, чтобы уменьшить количество дефектов», – сказал Лой. «К нашему удивлению, мы обнаружили, что поверхность была изменена, что не было ожидаемым механизмом.
Люди сообщают, что эта молекула может улучшить качество устройств, но никто не сообщил, что на самом деле она создавала двухмерный слой и могла также реструктурировать материал."
Авторы также обнаружили, что комбинация бензиламина и атмосферных газов наиболее эффективна для пассивации. Это может означать, сказал Лой, что существует более одного типа состояния ловушки.
Дальнейшее исследование нескольких типов состояний ловушек может позволить точную настройку механизмов, участвующих в изготовлении кристаллов для эффективных оптоэлектронных устройств.