Recente ontwikkelingen in zonneceltechnologie gebruiken polykristallijne perovskietfilms als de actieve laag, met een efficiëntieverhoging van maar liefst 24,2%. Hybride organisch-anorganische perovskieten zijn bijzonder succesvol, en ze zijn gebruikt in opto-elektronische apparaten, waaronder zonnecellen, fotodetectoren, lichtgevende dioden en lasers.

Maar het oppervlak van hybride perovskieten is vatbaar voor oppervlaktedefecten, of oppervlaktevallen, waar ladingsdragers gevangen zitten in het halfgeleidende materiaal. Om dit probleem op te lossen en het aantal vallen te verminderen, het kristaloppervlak moet worden gepassiveerd.

Voor gebruik, perovskieten kunnen worden behandeld met chemische oplossingen, dampen en atmosferische gassen om defecten te verwijderen die het materiaal minder effectief maken. Benzylamine is een bijzonder succesvol molecuul voor dit doel. Een gedetailleerd begrip van de fysische en chemische mechanismen waarmee deze behandelingen werken, is de sleutel tot het vergroten van de verzameling van ladingsdragers in zonnecellen.

In hun artikel in de . van deze week Technische Natuurkunde Beoordelingen , de auteurs beschrijven hun werk bij het testen van hybride organisch-anorganische perovskietkristallen die zijn behandeld met benzylamine om de mechanismen te onderzoeken waarmee het oppervlak van het kristal wordt gepassiveerd, en traps-toestanden worden verminderd.

"Dit molecuul is gebruikt in polykristallijne velden in zonnecellen, en mensen hebben aangetoond dat de zonnecellen zijn verbeterd, auteur Maria A. Loi zei. "We wilden studeren, in een schoon systeem, waarom de zonnecellen verbeterden en begrijpen waarom het toevoegen van dit molecuul de apparaten beter maakt."

De experimenten onthulden dat benzylamine het oppervlak van het kristal binnendringt om een ​​nieuwe, tweedimensionaal materiaal - 2-D perovskiet - op het oppervlak van het driedimensionale kristal. Waar de 2D-versie zich vormt en later losbreekt van het oppervlak, er ontstaat een terrasvormig etspatroon.

"Het belangrijkste doel was om het oppervlak te passiveren om defecte toestanden te verminderen, ' zei Loi. 'Tot onze verbazing, we ontdekten dat het oppervlak was aangepast, wat geen verwacht mechanisme was. Mensen melden dat dit molecuul de kwaliteit van apparaten kan verbeteren, maar niemand heeft dat gemeld, in werkelijkheid, het creëerde een tweedimensionale laag en kon het materiaal ook herstructureren."

De auteurs ontdekten ook dat de combinatie van benzylamine en atmosferische gassen het meest effectief is voor passivering. Dat zou kunnen betekenen, Loi zei, dat er meer dan één type trapstatus bestaat. Verder onderzoek van meerdere soorten valtoestanden zou een nauwkeurige afstemming van de mechanismen mogelijk kunnen maken die betrokken zijn bij het voorbereiden van kristallen voor efficiënte opto-elektronische apparaten.