Investigation of recombination mechanisms and ageing processes of Perovskite Solar Cells via hyperspectral photoluminescence imaging
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Mit der steigenden globalen Nachfrage nach erneuerbaren Energiequellen rücken
Perowskit-Solarzellen (PSCs) zunehmend in den Fokus, da sie durch ihre hohe Effizienz
und geringe Ressourcennutzung überzeugen. Trotz dieser Vorteile wird ihre Kommerzi-
alisierung durch Stabilitäts- und Degradationsprobleme behindert. Diese Masterarbeit
etabliert eine hyperspektrale Photolumineszenz (HypPL)-Bildgebungsmethode, um Re-
kombinationsprozesse zu untersuchen und photolumineszente Eigenschaften mit dem
elektrischen Verhalten von PSCs zu verknüpfen. Die absolute Kalibrierung des Ver-
suchsaufbaus wurde mit einer Unsicherheit von 12% mithilfe einer Ulbricht-Kugel als
Lichtquelle durchgeführt und ermöglicht quantitative Analysen.
Im zweiten Teil der Arbeit wurden verschiedene PSC-Proben mit dem kalibrierten
HypPL-Aufbau untersucht. Dabei konnte der positive Effekt von PEDOT als Lochtrans-
portschicht (HTL) auf die Ladungsextraktion gezeigt werden. Im Gegensatz dazu wurde
der negative Einfluss einer durch Spin-Coating abgeschiedenen TiO ₂ -Schicht festge-
stellt, die in den untersuchten CsFAPbIBr-Perowskiten zur Clusterbildung führten. Diese
Cluster waren assoziiert mit einer Verschiebung der Bandlücke um 9 nm und einem La-
dungsextraktionskoeffizienten von null. Eine Alterungsstudie zeigte zudem das Auftreten
einer S-Form in lokalen J(V)-Kurven als wesentlichen Degradationseffekt.
Diese ersten Erkenntnisse zeigen einen vielversprechenden Weg auf für systematische
Untersuchungen, um spezifische Degradations- und Rekombinationsmechanismen zu
identifizieren. Damit können dann Strategien zur Verlängerung der Lebensdauer und
Verbesserung der Stabilität von Perowskit-Solarzellen entwickelt und ihre Eignung für
erneuerbare Energieanwendungen entscheidend verbessert werden.
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