The remarkably high efficiency of solar cells made from materials called perovskites has puzzled scientists for nearly 20 years. Now, researchers at Forschungszentrum Jülich (FZJ) in Germany say they have found an explanation. By studying the materials’ photoluminescence over a wide dynamic range, they showed that free charge carriers (electrons and holes) in perovskite solar cells recombine very slowly, increasing the carriers’ lifetimes and boosting the cells’ efficiency. Their work also revealed that shallow defects in the material play an important role in recombination when it occurs – knowledge that could help scientists increase efficiencies still further.
Solar cells generate electricity when photons from sunlight excite electrons from a lower-energy valence band in the cell material to a higher-energy conduction band. Once this happens, both the electrons and the positively-charged holes they leave behind can move freely, creating an electric current. The problem is that the photoinduced electrons and holes eventually recombine, and when this happens, they no longer contribute to the current flow. This recombination process is the main driver of inefficiency in solar cells.
A major trigger for recombination is the defects that arise naturally in solar-cell materials during manufacturing. Researchers had previously thought that the main culprits were defects that are energetically located midway between the valence and conduction bands. “This is because these ‘deep defects’ are similarly accessible to excited electrons and their counterparts, the holes,” explains Thomas Kirchartz, a physicist at the FZJ who led the study.
Perovskite solar cells are different
Kirchartz and colleagues, however, showed that this is not the case in solar cells made from perovskites. These materials have an ABX3 chemical structure (where A is caesium and methylammonium (MA) or formamidinium (FA), B is lead or tin and X is chlorine, bromine or iodine), and the FZJ team showed that for them, shallow defects – that is, defects located not in the middle of the band gap, but close to the valence or conduction bands – play a more important role in recombination.
The team obtained this result thanks to a new photoluminescence technique that can measure a wider range of light intensities with a better resolution. This approach, made possible by superimposing signals amplified to different extents, means they can distinguish loss processes caused by shallow defects from those caused by deep defects – something that was not possible in previous measurements.
“In the past, it was assumed that deep defects (even if their density is low) dominate recombination because the harmonic oscillator model predicts this,” explains Kirchartz. “However, perovskites are known to disobey this model, which means that electrons can couple to some energetically distant states.”
By performing their measurements over time scales ranging from nanoseconds to 170 µs and over light intensities spanning nine to 10 orders of magnitude, the researchers found that the differential decay time of charge carriers in their samples (Cs0.05FA0.73MA0.22پی بی آئی2.56Br0.44 triple-cation perovskite films) obeys a power law. This is strong evidence that their sample has very few deep defects and that shallow defects dominate recombination, they say. “The presence of shallow defects had only been theoretically predicted before, but it was hardly ever assumed that it would be so important in this context,” Kirchartz says.
پیرووسکائٹ شمسی خلیات استحکام اور کارکردگی کے لیے نئے سنگ میل تک پہنچتے ہیں۔
The researchers hope that their work will change the way that recombination in perovskite films and devices is analysed. “We see our study as a contribution to the idea of explaining how to perform certain measurements to obtain quantitative data that can discriminate between different models,” says Kirchartz. “We want to go away from comparative research that says: ‘My new sample is better than previous samples, see experiment A, B and C.’ Instead, we want the data analysis to be more quantitative.”
Looking forward, the FZJ team would now like to combine its approach with another recently described by colleagues at the University of Cambridge, UK that might provide information on charge carrier transport and recombination from a single measurement. “We also want to explore how we can obtain a single, scalar figure of merit for recombination from approximate power law decays (for example, a number with a unit that correlates well with a scale of ‘good to bad’),” Kirchartz tells طبیعیات کی دنیا. “This might be less straightforward than for exponential decays but should still be possible.”
مطالعہ شائع کیا گیا ہے قدرتی مواد.
- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://physicsworld.com/a/shallow-defects-drive-slow-recombination-high-efficiency-in-perovskite-solar-cells/
- : ہے
- : ہے
- : نہیں
- :کہاں
- 10
- 20
- 20 سال
- 7
- a
- قابل رسائی
- بھی
- Amplified
- an
- تجزیہ
- اور
- ایک اور
- نقطہ نظر
- تخمینہ
- کیا
- اٹھتا
- AS
- فرض کیا
- At
- دور
- بینڈ
- BE
- کیونکہ
- رہا
- اس سے پہلے
- پیچھے
- بہتر
- کے درمیان
- اضافے کا باعث
- دونوں
- لیکن
- by
- کہا جاتا ہے
- کر سکتے ہیں
- کیریئرز
- کیس
- وجہ
- سیل
- خلیات
- کچھ
- تبدیل
- چارج
- چپ
- کلوز
- سکے
- ساتھیوں
- جمع
- پر مشتمل ہے
- سیاق و سباق
- شراکت
- شراکت
- سکتا ہے
- ہم منصبوں
- جوڑے
- ڈھکنے
- تخلیق
- موجودہ
- اعداد و شمار
- ڈیٹا تجزیہ
- گہری
- بیان کیا
- کے الات
- مختلف
- دور
- ممتاز
- غلبہ
- ڈرائیو
- ڈرائیور
- کے دوران
- متحرک
- استعداد کار
- کارکردگی
- الیکٹرک
- بجلی
- برقی
- کا سامان
- ESMA
- بھی
- آخر میں
- کبھی نہیں
- ثبوت
- مثال کے طور پر
- بہت پرجوش
- تجربہ
- کی وضاحت
- بیان کرتا ہے
- وضاحت
- تلاش
- ظالمانہ
- چند
- اعداد و شمار
- فلمیں
- بہاؤ
- کے لئے
- آگے
- ملا
- مفت
- آزادانہ طور پر
- سے
- مزید
- فرق
- پیدا
- جرمنی
- Go
- تھا
- ہوتا ہے
- ہے
- سر
- مدد
- ہائی
- انعقاد
- سوراخ
- امید ہے کہ
- کس طرح
- کیسے
- تاہم
- HTTPS
- خیال
- if
- اہم
- in
- اضافہ
- اضافہ
- ناکامی
- معلومات
- کے بجائے
- مسئلہ
- IT
- میں
- علم
- جانا جاتا ہے
- لیب
- تجربہ گاہیں
- لیزر
- قانون
- قیادت
- چھوڑ دو
- قیادت
- کم
- روشنی
- کی طرح
- واقع ہے
- اب
- بند
- لو
- بنا
- مین
- اہم
- مینوفیکچرنگ
- بہت سے
- مواد
- مواد
- زیادہ سے زیادہ چوڑائی
- کا مطلب ہے کہ
- پیمائش
- پیمائش
- پیمائش
- پیمائش
- رکن
- میرٹ
- مشرق
- مڈ وے
- شاید
- سنگ میل
- ماڈل
- ماڈل
- زیادہ
- منتقل
- فطرت، قدرت
- تقریبا
- نئی
- نو
- نہیں
- اب
- تعداد
- حاصل
- حاصل کی
- of
- on
- ایک بار
- صرف
- or
- احکامات
- ہمارے
- پر
- گزشتہ
- انجام دیں
- کارکردگی کا مظاہرہ
- تصویر
- فوٹون
- بوتیکشاستری
- طبعیات
- طبیعیات کی دنیا
- پلاٹا
- افلاطون ڈیٹا انٹیلی جنس
- پلیٹو ڈیٹا
- کھیلیں
- ممکن
- طاقت
- پیش گوئی
- کی موجودگی
- پچھلا
- پہلے
- مسئلہ
- عمل
- عمل
- حفاظتی
- فراہم
- شائع
- مقدار کی
- رینج
- لے کر
- تک پہنچنے
- تحقیق
- محققین
- قرارداد
- ذمہ دار
- نتیجہ
- انکشاف
- کردار
- سیفٹی
- نمونہ
- کا کہنا ہے کہ
- کا کہنا ہے کہ
- پیمانے
- ترازو
- سائنسدانوں
- دیکھنا
- ارے
- وہ
- ہونا چاہئے
- سے ظاہر ہوا
- سگنل
- اسی طرح
- ایک
- سائز
- سست
- آہستہ آہستہ
- چھوٹے
- So
- شمسی
- شمسی خلیات
- کچھ
- کچھ
- تناؤ
- استحکام
- امریکہ
- سٹیشن
- ابھی تک
- براہ راست
- مضبوط
- ساخت
- مطالعہ
- مطالعہ
- سورج کی روشنی
- ٹیم
- تکنیک
- بتاتا ہے
- سے
- شکریہ
- کہ
- ۔
- ان
- ان
- یہ
- وہ
- اس
- ان
- سوچا
- تھمب نیل
- وقت
- کرنے کے لئے
- نقل و حمل
- ٹرگر
- سچ
- Uk
- یونٹ
- یونیورسٹی
- بہت
- چاہتے ہیں
- تھا
- راستہ..
- we
- اچھا ہے
- تھے
- جب
- جس
- ڈبلیو
- وسیع
- وسیع
- گے
- ساتھ
- عورت
- کام
- دنیا
- گا
- X
- سال
- زیفیرنیٹ