Perowskit Defekte: Physik, Evolution und Stabilität

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Carsten Deibel; Professorin Dr. Yana Vaynzof
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424216076

Defekte in Metallhalogenid-Perowskite sind Gegenstand großen wissenschaftlichen Interesses und intensiver Untersuchungen im Bereich der Photovoltaik. Obwohl Metallhalogenid Perowskite häufig als ‚tolerant‘ gegenüber Defekten beschrieben werden, gibt es erhebliche Anstregungen, um Defekte in Perowskiten zu unterdrücken, um ihre photovoltaische Effizienz und Stabilität in Solarzellen zu verbessern. Diesee scheinbare Widerspruch unterstreicht das unzureichende Verständnis der Natur von Defekten in diesen Materialien. In der ersten Förderperiode des Projekts lag der Fokus auf der Identifikation der spektroskopischen Signatur von ionischen Defekten, indem diese gezielt und systematisch in die Kristallstruktur der Perowskiten eingebracht und durch verschiedene Arten der Defektspektroskopie untersucht wurden. Im Fokus der zweiten Förderperiode steht die Vertiefung des Wissens über die thermodynamischen Eigenschaften ionischer Defekte in Perowskit-Halbleitern. Dies wollen wir durch eine Übertragung der von uns zuvor entwickelten Methodik auf die Untersuchung des Einflusses der Mikrostruktur, insbesondere der Korngröße in 3D-Perowskiten, und der Dimensionalität, unter Berücksichtigung der für Photovoltaik und optoelektronischen Anwendung wichtigen 2D und Quasi-2D-Perowskite, erreichen. Darüber hinaus werden wir die Beziehung zwischen den Eigenschaften der ionischen Defekte und den Solarzellenparametern und der Strom-Spannungs-Hysterese in hocheffizienten Perowskit-Solarzellen untersuchen, indem wir den Einfluss ionischer Defekte auf deren Funktion und energetische Eigenschaften identifizieren. Schließlich werden wir untersuchen, wie die Defekteigenschaften mit der Degradation des Bauelements bei Einwirkung von Licht und erhöhten Temperaturen zusammenhängen. Zusammenfassend werden wir in der zweiten Phase von eine komplementäre Kombination an Methoden anwenden, einschließlich zeitaufgelöster, ortsaufgelöster und temperaturabhängiger elektronischer und optischer Spektroskopie, um ein tiefgehendes physikalisches Verständnis der Defekten in Perowskit-Solarzellen zu erhalten und ihre Rolle bei der Limitierung der Leistungsfähigkeit und Stabilität zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2196: Perowskit-Halbleiter: Von fundamentalen Eigenschaften zur Anwendung