Defect Passivation and Phase Stabilization of Metal Halide Perovskites toward Efficient Optoelectronic Devices

Promovendus/a: Handong Jin

Promotor(en): Prof. dr. Johan Hofkens, Mevrouw Elke Debroye

Zonne-energie als groene en hernieuwbare bron is een hot topic in kader van de achteruitgang van het milieu en het gebrek aan olie. Tot nu toe zijn veel halfgeleidermaterialen onderzocht op hun efficiëntie als zonnecellen. Het is van groot praktisch belang om goedkope, efficiënte fotoactieve materialen voor fotovoltaïsche toepassingen te ontwikkelen. In de afgelopen jaren is er een groeiende belangstelling voor het loodhalogenide perovskiet als veelbelovend materiaal voor fotovoltaïsche toepassingen vanwege de geschikte halfgeleider bandenergie, sterke lichtabsorptie, defecttolerantie en lange diffusielengten van de landingsdrager. De efficiëntie van de energieomzetting en de stabiliteit op lange termijn zijn echter nog steeds twee belangrijke hindernissen die de commerciële winst van perovskietgebaseerde zonnecellen op de lange termijn verhinderen. De belangrijkste oorzaken zijn onvermijdelijke schadelijke roosterdefecten tijdens de kristalgroei en de gemakkelijke faseovergang onder externe stimuli. Ten eerste, om deze schadelijke defecten te overwinnen wordt defectpassivering in loodhalogenide-perovskietmaterialen gewoonlijk uitgevoerd om een hogere efficiëntie te verkrijgen. Chloride-ionen worden gezien als prominente kandidaten voor het passiveren van intrinsieke en extrinsieke oppervlaktedefecten. Er is echter nog geen sluitend experimenteel bewijs voor chloride-geïnduceerde passivering van defecten. Bovendien resulteert de chloride nabehandeling, gericht op de passivering van het oppervlak, meestal in een dalende fotovoltaïsche efficiëntie. Als gevolg demonstreert deze doctoraatsthesis een gedetailleerde studie over het passiveren van intrinsieke en extrinsieke defecten, de morfologie, structuur en optische eigenschappen in het geval van chloride-opname en nabehandeling van methylammonium-loodjodide perovskiet nanopartikels (MAPbI3). Ten tweede is fasestabiliteit het belangrijkste probleem bij de opto-elektronische toepassing van het anorganisch cesiumloodjodide (CsPbI3) perovskiet. In dit project is een nieuwe ‘rek’-methode ontwikkeld om een gestabiliseerde  fotoactieve zwarte fase van CsPbI3 te verkrijgen.