Medindo o Transporte de Carga a partir dos Tempos de Aumento Transiente de Fotovoltagem. Uma Nova Ferramenta para Investigar o Transporte de Elétrons em Filmes de Nanopartículas

A taxa de transporte de carga no potencial de circuito aberto (V(oc)) é proposta como um novo método de caracterização para células solares sensibilizadas por corante (DS) e outras células solares nanoestruturadas. Em V(oc), a densidade de carga é plana e mensurável, o que simplifica a comparação quantitativa entre transporte e densidade de carga. O transporte medido em V(oc) também permite uma comparação significativa das taxas de transporte de carga entre diferentes tratamentos, temperaturas e tipos de células. No entanto, em células DS típicas, as taxas de transporte de carga em V(oc) frequentemente não podem ser medidas por transientes de fotocorrente ou técnicas de modulação devido a limitações de RC e/ou perdas por recombinação. Para contornar essa limitação, mostramos que o transporte de carga em V(oc) pode ser determinado diretamente a partir do tempo de aumento da fotovoltagem transiente usando um modelo simples, sem parâmetros livres. Este método não é sensível a limitações de RC ou perdas por recombinação. Em dispositivos limitados por armadilhas, como células DS, a comparação das taxas de transporte entre diferentes dispositivos ou condições só é válida quando o nível de Fermi no condutor limitante está a mesma distância da borda da banda. Mostramos como realizar tais comparações, corrigindo os deslocamentos da banda de condução usando a distribuição da densidade de estados (DOS) determinada a partir dos mesmos transientes de fotovoltagem. Por fim, mostramos que a relação entre a taxa de transporte medida e a densidade de carga medida é consistente com o modelo de transporte limitado por armadilhas.