Lichtaktivierte Photostromdegradation und Selbstheilung in Perowskit-Solarzellen

Lösungsprozessierte organometallische Perowskit-Solarzellen haben sich als eine der vielversprechendsten Dünnschicht-Photovoltaiktechnologien erwiesen. Ein zentrales Problem ist jedoch ihre mangelnde Stabilität bei langanhaltender Sonneneinstrahlung. Nur wenige Studien haben die Auswirkungen von Lichtbestrahlung auf hybride Perowskite untersucht und die Degradation der optoelektronischen Eigenschaften photochemischen oder feldunterstützten Ionenmigrationen zugeschrieben. Hier zeigen wir, dass die langsame Photostromdegradation in Dünnschicht-Photovoltaikgeräten auf die Bildung von lichtaktivierten meta-stabilen Fallen-Zuständen zurückzuführen ist. Die Geräte können jedoch vollständig selbstheilen, indem sie weniger als 1 Minute im Dunkeln ruhen oder die Degradation kann vollständig verhindert werden, indem die Geräte bei 0 °C betrieben werden. Wir untersuchen mehrere physikalische Mechanismen, um den mikroskopischen Ursprung der Bildung dieser Fallen-Zustände zu erklären, wobei die Schaffung kleiner polarischer Zustände, die mit lokalisierten kooperativen Gitterverzerrungen und molekularen Orientierungen verbunden sind, als glaubwürdiger mikroskopischer Mechanismus erscheint, der weitere detaillierte Studien erfordert.