SENECA Lezing 5: Gebruik van transiënte methoden om recombinatie en extractie te karakteriseren in halide perovskietzonnecellen

EventLezingen

Welkom op de SENECA Lezingen, een maandelijks seminarie over de conversie en opslag van zonne-energie, georganiseerd door EnergyVille/imec/UHasselt (imo-imomec).

8 juli 2024 11u00
Onsite EnergyVille 2 (Thor Park 8320, 3600 Genk) en online via MS Teams
Contact: Sudhanshu Shukla – Sudhanshu.Shukla@imec.be
Deze lezing gaat door in het Engels.

De efficiëntie van halogenide-perovskiet-zonnecellen is de afgelopen tien jaar voortdurend gestegen tot waarden boven de 26%. Toekomstige technologische ontwikkelingen zullen te maken krijgen met problemen op het gebied van apparaatstabiliteit, maar ook gedijen in het verder minimaliseren van efficiëntiebeperkende verliesprocessen in de bulk en op interfaces binnen de celstack. De identificatie en het begrip van elektrische verliezen vereisen het vermogen om zonnecellen en meerlaagse stapels te karakteriseren met een verscheidenheid aan steady-state, tijdsdomein- en frequentiedomeintechnieken die gevoelig zijn voor het transport en de recombinatie van ladingsdragers. Vooral tijd- en frequentiedomeintechnieken bieden een grote hoeveelheid informatie over dynamische processen in de zonnecel, terwijl ze een substantiële uitdaging vormen in termen van de complexiteit van data-analyse.

Hier bespreken we drie nieuwe en relevante aspecten die verband houden met voorbijgaande fotoluminescentie (TPL) en fotospanningsspectroscopie (TPV) toegepast op halogenide perovskieten. We laten zien dat we door extreem lage herhalingsfrequenties en een gated CCD-camera te gebruiken TPL-gegevens met een hoog dynamisch bereik kunnen verkrijgen met continu veranderende vervaltijden van meer dan 100 µs. Verder laten we zien dat door het veranderen van de herhalingssnelheid in principe elke vervaltijd uit één monster kan worden gehaald, waarbij de geëxtraheerde vervaltijd ongeveer de inverse herhalingssnelheid is. We leggen uit waarom dit zowel wiskundig als natuurkundig het geval is. Telkens wanneer recombinatie van hogere orde als gevolg van b.v. band naar band of band naar ondiepe trap-overgangen beïnvloeden het verval, de vervaltijd zal correleren met het tijdsbereik van de meting, dat doorgaans wordt beperkt door de inverse herhalingssnelheid. Ten slotte laten we zien hoe je recombinatie van extractie kunt scheiden door TPV-gegevens te gebruiken in combinatie met een nieuwe analysebenadering gebaseerd op de bepaling van eigenwaarden van een 2 × 2-matrix. Het model levert twee tijdconstanten (de inverse eigenwaarden), één voor de stijging en één voor het verval van de spanning na de puls. Deze twee tijdconstanten kunnen experimenteel worden bepaald als functie van de lichtintensiteit. Door model- en experimentele gegevens te vergelijken, kunnen we vervolgens een tijdconstante afleiden voor recombinatie en één voor ladingsextractie, waarbij de verhouding van deze twee tijdconstanten direct correleert met de efficiëntie van zonnecellen.

Over de spreker

Thomas Kirchartz is momenteel hoogleraar elektrotechniek en informatietechnologie aan de Universiteit Duisburg-Essen en hoofd van de afdeling Analytics en Simulatie en de groep organische en hybride zonnecellen bij het Onderzoekscentrum Jülich (Instituut voor Energie- en Klimaatonderzoek) . Voorheen was hij Junior Research Fellow aan het Imperial College London. Zijn onderzoeksinteresses omvatten alle aspecten met betrekking tot het fundamentele begrip van fotovoltaïsche apparaten, inclusief hun karakterisering en simulatie.

Wij maken gebruik van cookies of gelijkaardige technologieën (bv. pixels of sociale media plug-ins) om o.a. uw gebruikservaring op onze website zo optimaal mogelijk te maken. Daarnaast wensen wij analyserende en marketing cookies te gebruiken om uw websitebezoek persoonlijker te maken, gerichte advertenties naar u te verzenden en om ons meer inzicht te geven in uw gebruik van onze website.

Gaat u ermee akkoord dat we cookies gebruiken voor een optimale websitebeleving, opdat wij onze website kunnen verbeteren en om u te kunnen verrassen met advertenties? Bevestig dan met "OK".

Wenst u daarentegen specifieke voorkeuren in te stellen voor verschillende soorten cookies? Dat kan via onze cookie policy. Wenst u meer uitleg over ons gebruik van cookies of hoe u cookies kan verwijderen? Lees dan onze cookie policy.