Réduire les vitesses de recombinaison de surface aux contacts électriques améliorera les photovoltaïques en pérovskite

Nous explorons les effets de la recombinaison non radiative aux contacts d'extraction sur la performance atteignable des cellules photovoltaïques en pérovskite halogénure. Tout d'abord, nous réalisons des simulations de dispositifs utilisant des modèles de dérive-diffusion standard avec des paramètres semi-conducteurs expérimentaux correspondants à ceux de l'iodure de plomb méthylammonium (MAPbI3). Nous quantifions la plage des vitesses de recombinaison de surface (SRVs) qui permettraient à cette pérovskite archétypale d'atteindre des rendements de conversion énergétique de 27 %. En particulier, pour des contacts avec des niveaux d'énergie bien alignés, des SRVs d'environ 1 à 10 cm/s devraient permettre des tensions en circuit ouvert de 1,30 V, à 96 % de la limite de Shockley-Queisser. Ensuite, nous utilisons la photoluminescence résolue dans le temps pour déterminer expérimentalement les SRVs sur 14 contacts d'extraction d'électrons et de trous courants, y compris TiO2, SnO2, ZnO, PCBM, ITIC, ICBA, TPBi, PEDOT:PSS, PTAA, PVK, NiO, MoO3, WO3, et spiro-OMeTAD. Ces résultats ouvrent la voie à la sélection et à l'ingénierie rationnelle de meilleurs contacts comme moyen d'atteindre des efficacités plus élevées dans les cellules solaires en pérovskite.