近日，物理学院倪振华教授和吕俊鹏教授课题组在有机无机杂化钙钛矿太阳能电池掺杂机制研究中取得新进展，通过超快光谱分析发现，在钙钛矿中引入掺杂剂时，钝化缺陷和引入新俘获中心之间存在强烈的竞争关系。这些陷阱中心将直接操纵载流子的瞬态传输，进而影响器件的各项性能参数。其成果以“Spectroscopic Perception of Trap States on the Performance of Methylammonium and Formamidinium Lead Iodide Perovskite Solar Cells”为题发表在材料学领域重要刊物Advanced Materials上。
随着有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的蓬勃发展，提高该类太阳能电池的效率和稳定性已成为领域内的重要研究方向。目前，掺杂已被证明是一种简单有效的提高该类太阳能电池效率和稳定性方法。然而，有关掺杂对陷阱态的调控及其对太阳能电池性能影响的认识并不深入、机制尚不明晰。
鉴于此，本工作利用低温荧光、瞬态荧光、光泵浦太赫兹探测技术深入研究了陷阱态对甲铵和甲脒钙钛矿太阳能电池性能的光谱感知：通过采用掺杂RbI的典型钙钛矿（CH3NH3PbI3和Cs0.05FA0.85MA0.10Pb(I0.97Br0.03)3）来阐述影响器件效率的掺杂机制。该工作表明，掺杂会通过钝化缺陷来降低陷阱密度，但同时也会诱导产生额外的陷阱中心。这直接操纵光载流子的瞬态传输并最终影响器件的输出。太阳能电池性能的优化需要在钝化和引入俘获中心之间的竞争关系之间进行权衡。结果提供了关于掺杂浓度如何影响陷阱密度、载流子动力学、传输行为以及最终器件参数的光谱感知。它为基于钙钛矿的太阳能电池的设计和优化提供了直接的指导。
东南大学为本论文的第一完成单位，物理学院博士生张勇为本论文的第一作者，物理学院博士生高磊为共同一作。倪振华教授和吕俊鹏教授为共同通讯作者。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102241