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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.

測試功能：載流子遷移率      載流子壽命       串聯(lián)電阻        復(fù)合效率      陷阱密度        介電常數(shù)      
                      電荷注入勢壘      陷阱深度           內(nèi)建電場        幾何電容      摻雜密度        發(fā)射壽命      
                      PV光電轉(zhuǎn)化效率（功率點(diǎn)Pmax、FF、Voc、IscVS光強(qiáng)）   

測試模式：IV曲線，IVL曲線，TPC瞬態(tài)光電流，TPV瞬態(tài)光電壓，Photo-CELIV線性增壓載流子抽取，CE載流子抽取，IMPS調(diào)制光電流譜，IMVS調(diào)制光電壓譜，IS阻抗譜，C-V電容-電壓，DIT暗注入，EQE外量子效率，TEL瞬態(tài)光致發(fā)光等；

應(yīng)用領(lǐng)域：無機(jī)半導(dǎo)體材料                                                                      有機(jī)太陽能電池OPV                    
                      鈣鈦礦太陽能電池（Perovskite  Solar  Cell）                   燃料敏化太陽能電池                   
                      無機(jī)太陽能電池（硅基太陽能電池）                               有機(jī)半導(dǎo)體材料（OLED）

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本篇文章采用Setfos有機(jī)太陽能電池和OLED設(shè)計(jì)模擬軟件系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算在太陽能電池和OLED中通過漂移擴(kuò)散進(jìn)行的電荷傳輸，Setfos專用于設(shè)計(jì)和模擬OLED和PV器件結(jié)構(gòu)，從而給用戶以直觀的圖形界面。

主要特點(diǎn)：模塊：光發(fā)射，吸收，電荷傳輸和散射

                     直觀的圖形用戶界面

                     高速計(jì)算

測試功能：1.OLED模擬

                     2.太陽能電池模擬

                使用Setfos輕松計(jì)算短路電流，開路電壓Voc和填充系數(shù)

                調(diào)整每層的厚度并添加光散射層以增強(qiáng)吸收

                針對AM1.5或特定波段進(jìn)行優(yōu)化

                電氣IV曲線

                曲線擬合和參數(shù)提取

                AC仿真和瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)，如photo-CELIV,TRV,TPC,C-V,C-F,IS,IMPS,IMVS等

                的器件物理學(xué)：SRH復(fù)合，激子，......

                設(shè)計(jì)防反射涂層或透明CELL.

應(yīng)用領(lǐng)域：無機(jī)半導(dǎo)體材料，有機(jī)半導(dǎo)體材料OLED等;

                有機(jī)太陽能電池OPV;DSSC,鈣鈦礦太陽能電池Perovskite Solar Cell等

                設(shè)計(jì)和模擬OLED和PV器件結(jié)構(gòu)

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