Atomistic Mechanism of Passivation of Halide Vacancies in Lead Halide Perovskites by Alkali Ions

钙钛矿(结构) 钝化 空位缺陷 卤化物 离子 化学物理 载流子 无机化学 碱金属 材料科学 带隙 声子 化学 凝聚态物理 纳米技术 结晶学 光电子学 物理 有机化学 图层(电子)
作者
Wei Li,Juan Zhan,Xiaorui Liu,Jianfeng Tang,Wan‐Jian Yin,Oleg V. Prezhdo
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:33 (4): 1285-1292 被引量:36
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.0c04188
摘要

Intrinsic defects in perovskite films strongly influence carrier dynamics by introducing nonradiative recombination centers, limiting the performance of perovskite solar cells. Extensive "trail-and-error" experimental efforts have been devoted to defect passivation, requiring fundamental understanding and rational guidance. Using state-of-the-art ab initio quantum dynamics simulations, we demonstrate suppression of nonradiative energy losses in lead halide perovskites with the introduction of monovalent alkali ions. We show that alkali doping of iodine vacancies, the most common defect, eliminates trap states in MAPbI3 and extends charge carrier lifetimes. Negative formation energy is found when alkali cations occupy the B site of the perovskite lattice, identifying the location of the alkali dopants. Iodine vacancy introduces a sub-gap state capable of trapping holes. The state is supported by Pb-p orbitals that interact across the vacancy site. Alkali doping eliminates the trap state by weakening the interaction of Pb-p orbitals across the vacancy and removing extraneous electrons from the conduction band. We demonstrate that the lifetimes grow in the order unpassivated → Li → Na → K-passivated, as rationalized by symmetry breaking, charge localization, and participation of low-frequency phonon modes that lead to changes in electronic structure, nonadiabatic electron–phonon coupling, and quantum coherence time. The atomistic understanding of the various factors contributing to the defect passivation guides development of high-efficiency perovskite devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小白飞526完成签到,获得积分10
刚刚
池新辰完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
何劲松发布了新的文献求助10
3秒前
zz发布了新的文献求助10
4秒前
池新辰发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
内向的果汁完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
小二郎应助谢丹采纳,获得10
11秒前
科研通AI6.3应助sunyuhao采纳,获得10
11秒前
甜蜜樱发布了新的文献求助10
12秒前
怕黑的丹蝶完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
13秒前
大力的冬萱应助罗罗诺亚采纳,获得20
13秒前
15秒前
15秒前
zz完成签到,获得积分10
15秒前
zaro完成签到 ,获得积分10
17秒前
传奇3应助ZY采纳,获得10
17秒前
一颗柿子树完成签到,获得积分10
18秒前
大气月饼完成签到,获得积分10
18秒前
李爱国应助雁塔采纳,获得10
18秒前
cc应助林屿采纳,获得10
19秒前
不安书雁发布了新的文献求助10
19秒前
害羞怀莲发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
LKF发布了新的文献求助20
22秒前
23秒前
QQQ发布了新的文献求助10
24秒前
充电宝应助怕黑的丹蝶采纳,获得10
25秒前
豌豆发布了新的文献求助10
25秒前
顾矜应助甜蜜樱采纳,获得10
26秒前
26秒前
科研通AI6.4应助peppa采纳,获得10
27秒前
西北望发布了新的文献求助10
29秒前
32秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Structural Analysis 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7352402
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8963629
关于积分的说明 19042653
捐赠科研通 7001424
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3221509
关于科研通互助平台的介绍 2385916
邀请新用户注册赠送积分活动 2201940