Внедрение CdSe квантовых точек в фотоактивные слои перовскита MAPbI3

В последнее время перовскитные материалы привлекли внимание как отличный поглотитель светового излучения в тонкопленочных фотоэлектрических преобразователях, достигнув КПД 20 %, из-за большого коэффициента поглощения, высокой подвижности (до 115 см²В^-1с^-1) и большой диффузионной длиной (порядка 100 нм).

Для увеличения эффективности перовскитных солнечных элементов в структуру может быть внедрен слой, содержащий квантовые точки CdSe. Повышение эффективности происходит благодаря тому, что квантовые точки поглощают короткие длины волн и люминесцируют из-за стоксовского сдвига в более длинноволновом диапазоне, который эффективно поглощается перовскитом. Благодаря уникальным свойствам квантовых точек имеется возможность изменять их спектральные характеристики в широком диапазоне, в зависимости от радиуса частиц, который обратно пропорционален ширине запрещенной зоны. Это так же позволяет менять донорно-акцепторные свойства квантовых точек, что может быть использовано в качестве источника носителей заряда или блокирующего слоя:

\(R=\sqrt{2h^2\pi^2E_{gb}\over m^*(E_{gn}^2-E_{gb}^2)}\),

Зависимость радиуса квантовой точки  от ширины запрещенной зоны, где: E_gn – ширина запрещенной зоны квантовой точки,   E_gb – ширина запрещенной зоны объемного полупроводника.

Задачами исследования являются: получение спектральной комплементарности перовскита и квантовых точек; исследование выходных характеристик солнечного элемента и морфологии модифицированных слоев методами СЗМ и контактной профилометрии; исследование методов и режимов нанесения квантовых точек для получение равномерного распределения и сплошных планарных слоев на поверхности.

В данной работе используется структура солнечного элемента (рисунок 1): glass / ITO / PEDOT:PSS (30 нм) / MAPbI3 (240 нм) / CdSe QD / PCBM (80 нм) / Ag (150 нм). Пленка перовскита нанесена методом solvent engineerin g. Квантовые точки CdSe (радиус 10±2 нм) введены из раствора толуола методом dynamic dispense. Серебряный контакт нанесен методом термического напыления. 

Рисунок 1 – Архитектура солнечного элемента с внедренными квантовыми точками CdSe