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

钙钛矿(结构) 钝化 卤化物 离子 载流子 化学物理 无机化学 碱金属 材料科学 声子 带隙 空位缺陷 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:22
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
DSH发布了新的文献求助10
1秒前
杨一完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
水水的陆仁贾完成签到,获得积分20
3秒前
完美世界应助务实绿柏采纳,获得10
4秒前
lunjianchi发布了新的文献求助10
4秒前
可乐不加冰完成签到,获得积分10
5秒前
答题先写解完成签到 ,获得积分10
5秒前
深情安青应助LLL采纳,获得10
5秒前
王瑜发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
wk990240应助DSH采纳,获得10
10秒前
11秒前
12秒前
lunjianchi完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
Yoke完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
斯文败类应助aaaa采纳,获得10
14秒前
14秒前
16秒前
17秒前
blue完成签到,获得积分10
17秒前
zjh发布了新的文献求助10
18秒前
yy发布了新的文献求助10
18秒前
幻桃发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
wtt完成签到 ,获得积分10
21秒前
blue发布了新的文献求助10
21秒前
库三金发布了新的文献求助10
21秒前
温柔的威猛先生完成签到,获得积分10
22秒前
光亮访冬发布了新的文献求助10
23秒前
狼主完成签到 ,获得积分10
24秒前
25秒前
点点点完成签到,获得积分10
26秒前
活力雪旋完成签到,获得积分10
26秒前
ayayaya完成签到 ,获得积分10
28秒前
yy完成签到,获得积分10
29秒前
29秒前
高分求助中
Teaching Social and Emotional Learning in Physical Education 900
Plesiosaur extinction cycles; events that mark the beginning, middle and end of the Cretaceous 800
Recherches Ethnographiques sue les Yao dans la Chine du Sud 500
Two-sample Mendelian randomization analysis reveals causal relationships between blood lipids and venous thromboembolism 500
Chinese-English Translation Lexicon Version 3.0 500
Wisdom, Gods and Literature Studies in Assyriology in Honour of W. G. Lambert 400
薩提亞模式團體方案對青年情侶輔導效果之研究 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2393385
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2097400
关于积分的说明 5285316
捐赠科研通 1825134
什么是DOI,文献DOI怎么找? 910105
版权声明 559943
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 486353