Recombinaison Dynamics photovoltaïques en couches minces de matériaux par résolution temporelle Micro-ondes Conductivity

Joanna A. Guse; Timothy W. Jones; Andrew Danos; Dane R. McCamey

doi:10.3791/55232

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Article de méthode

Recombinaison Dynamics photovoltaïques en couches minces de matériaux par résolution temporelle Micro-ondes Conductivity

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DOI :

10.3791/55232

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6 mars 2017

Joanna A. Guse¹^,² , Timothy W. Jones³ , Andrew Danos⁴ , Dane R. McCamey¹^,²

¹ARC Centre of Excellence in Exciton Science, ²School of Physics, University of New South Wales, ³CSIRO, CSIRO Energy Centre, ⁴School of Chemistry, University of New South Wales

Dans cet article

Résumé

Une technique de conductivité micro-ondes résolue en temps pour étudier la dynamique de recombinaison directe et médiée par piège et déterminer les mobilités porteuses des semi-conducteurs à couche mince est présentée ici.

Résumé

Une méthode d’étude de la dynamique de recombinaison des porteurs de charge photo-induits dans les semi-conducteurs à couche mince, en particulier dans les matériaux photovoltaïques tels que les pérovskites aux halogénures organo-plombiques, est présentée. L’épaisseur du film de pérovskite et le coefficient d’absorption sont initialement caractérisés par profilométrie et spectroscopie d’absorption UV-VIS. L’étalonnage de la puissance du laser et de la sensibilité de la cavité est décrit en détail. Un protocole pour la réalisation d’expériences de conductivité micro-ondes résolues dans le temps (TRMC), une méthode sans contact pour déterminer la conductivité d’un matériau, est présenté. Un processus permettant d’identifier les composants réels et imaginaires de la conductivité complexe en effectuant un TRMC en fonction de la fréquence des micro-ondes est donné. La dynamique des porteurs de charge est déterminée sous différents régimes d’excitation (y compris la puissance et la longueur d’onde). Des techniques permettant de distinguer les processus de décomposition directe et les processus de décomposition médiée par piège sont présentées et discutées. Les résultats sont modélisés et interprétés en référence à un modèle cinétique général des porteurs de charge photoinduits dans un semi-conducteur. Les techniques décrites sont applicables à un large éventail de matériaux optoélectroniques, y compris les matériaux photovoltaïques organiques et inorganiques, les nanoparticules et les films minces conducteurs/semi-conducteurs.

Introduction

La conductivité micro-ondes résolue en temps par photolyse impulsionnelle (FP-TRMC) permet de suivre la dynamique des porteurs de charge photoexcités à l'échelle du nanosecondeµs échelle de temps, ce qui en fait un outil idéal pour étudier les processus de recombinaison des porteurs de charge. Comprendre les mécanismes de décroissance des porteurs de charge photo-induits dans les semiconducteurs en couche mince revêt une importance capitale pour diverses applications, notamment l'optimisation des dispositifs photovoltaïques. La durée de vie des porteurs induits dépend souvent de la densité des porteurs induits, de la longueur d'onde d'excitation, de la mobilité, de la....