Why perovskite solar cells with high efficiency show small IV-curve hysteresis

Martin Thomas Neukom, Simon Züfle, Evelyne Knapp, Mohammed Makha, Rolａnd Hany, Beat Ruhstaller

Solar Energy Materials and Solar Cells 169 (2017) 159–166

/10.1016/j.solmat.2017.05.021

Abstract:

There is increasing evidence that the presence of mobile ions in perovskite solar cells can cause a current-voltage curve hysteresis. However, it is still subject of ongoing debates how exactly mobile ions influence the device operation. We use drift-diffusion simulations incorporating mobile ions to describe IV-curves of preconditioned methylammonium lead iodide perovskite solar cells and compare them with experimental results. Our simulation results show that the hysteresis depends on the extent of surface recombination and on the diffusion length of charge carriers. We provide a detailed explanation for the reduced hysteresis of perovskite solar cells with high power conversion efficiencies. We find that in high-efficiency solar cells ion migration is still present, but does not cause a hysteresis effect. In these devices charge extraction is mainly driven by diffusion of free electrons and holes.

测试功能：载流子迁移率      载流子寿命       串联电阻        复合效率      陷阱密度        介电常数      
                      电荷注入势垒      陷阱深度           内建电场        几何电容      掺杂密度        发射寿命      
                      PV光电转化效率（功率点Pmax、FF、Voc、IscVS光强）   

测试模式：IV曲线，IVL曲线，TPC瞬态光电流，TPV瞬态光电压，Photo-CELIV线性增压载流子抽取，CE载流子抽取，IMPS调制光电流谱，IMVS调制光电压谱，IS阻抗谱，C-V电容-电压，DIT暗注入，EQE外量子效率，TEL瞬态光致发光等；

应用领域：无机半导体材料                                                                      有机太阳能电池OPV                    
                      钙钛矿太阳能电池（Perovskite  Solar  Cell）                   燃料敏化太阳能电池                   
                      无机太阳能电池（硅基太阳能电池）                               有机半导体材料（OLED）

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本篇文章采用Setfos有机太阳能电池和OLED设计模拟软件系统进行计算在太阳能电池和OLED中通过漂移扩散进行的电荷传输，Setfos专用于设计和模拟OLED和PV器件结构，从而给用户以直观的图形界面。

主要特点：模块：光发射，吸收，电荷传输和散射

                     直观的图形用户界面

                     高速计算

测试功能：1.OLED模拟

                     2.太阳能电池模拟

                使用Setfos轻松计算短路电流，开路电压Voc和填充系数

                调整每层的厚度并添加光散射层以增强吸收

                针对AM1.5或特定波段进行优化

                电气IV曲线

                曲线拟合和参数提取

                AC仿真和瞬态实验，如photo-CELIV,TRV,TPC,C-V,C-F,IS,IMPS,IMVS等

                的器件物理学：SRH复合，激子，......

                设计防反射涂层或透明CELL.

应用领域：无机半导体材料，有机半导体材料OLED等;

                有机太阳能电池OPV;DSSC,钙钛矿太阳能电池Perovskite Solar Cell等

                设计和模拟OLED和PV器件结构

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