Pubblicato un lavoro sulla rivista Solar RRL dal titolo "Re‐evaluation of Photoluminescence Intensity as an Indicator of Efficiency in Perovskite Solar Cells" frutto della collaborazione dei ricercatori di EFSL, CNR-IMM (Istituto per la Microelettronica e i Microsistemi) e CHOSE (Polo Solare Organico della Regione Lazio): Valerio Campanari, Faustino Martelli, Antonio Agresti, Sara Pescetelli, Narges Yaghoobi Nia, Francesco Di Giacomo, Daniele Catone, Patrick O'Keeffe, Stefano Turchini, Bowen Yang, Jiajia Suo, Anders Hagfeldt e Aldo Di Carlo.
L’intensità della fotoluminescenza (PL) è spesso usata come indicatore delle prestazioni nelle celle solari a perovskite (PSC) ed infatti, la PL stazionaria viene utilizzata frequentemente per la caratterizzazione di questi dispositivi e dei loro materiali costituenti. Tuttavia, alcune caratteristiche dei materiali perovskitici e dei dispositivi, se non debitamente considerate, possono portare a risultati fuorvianti. In questo lavoro, dimostriamo come il valore del quenching della PL ottenuto quando la PSC passa da circuito aperto (OC) a chiuso (SC), sia un’eccellente figura di merito per valutarne l’efficienza. Al fine di non sottovalutare la grande disomogeneità nelle prestazioni delle PSC e la loro instabilità temporale, abbiamo usato un approccio sistematico al confronto tra PL ed efficienza di conversione, considerando un numero elevato di PSC con efficienze che vanno dal 5.63% al 21.5%. Le PSC sono state realizzate utilizzando diversi strati di trasporto, componenti assorbenti, e strutture, e processi di fabbricazione abbastanza differenti. Abbiamo trovato che l’utilizzo della semplice intensità di PL in un circuito aperto non è un indicatore generale ed affidabile delle prestazioni quando si considera un insieme eterogeneo di dispositivi. Invece, considerando il valore della PL in condizioni di OC ed SC, è possibile correlare l’intensità della PL alla efficienza di conversione di potenza (PCE) attraverso una figura di merito (PLQoc-sc) basata sul quenching della PL misurata in condizioni di circuito chiuso e aperto. Nel lavoro viene spiegata la correlazione tra questa figura di merito e la PCE del dispositivo mediante un modello semplificato basato sull’equazione delle velocità della densità di carica, in cui viene debitamente considerato il tempo di estrazione dei portatori fotoeccitati nella PSC. Si mostra anche come l’analisi della figura di merito PLQoc-sc usando il nostro modello permetta di stimare il tempo di estrazione dei portatori nelle PSC attraverso una semplice misura di PL stazionaria nelle celle, purché sia noto il tempo di vita dei portatori in condizioni di circuito aperto. Sebbene le misure di PL non possano sostituire le caratterizzazioni J-V, il nostro studio è un contributo importante alla comprensione dei meccanismi chimo-fisici che governano i processi di ricombinazione ed estrazione dei portatori. Inoltre, abbiamo trovato una chiara correlazione tra l’aumento nel tempo dell’intensità della PL in condizioni di circuito chiuso e la contemporanea diminuzione della corrente, Isc, una caratteristica che può essere facilmente compresa nel contesto del nostro modello e della figura di merito.
https://doi.org/10.1002/solr.20220004
