Modulating carrier dynamics through perovskite film engineering

文献情報

出版日 2016-06-13
DOI 10.1039/C6CP02640K
インパクトファクター 3.676
著者

Ankur Solanki, Herlina Arianita Dewi, Tze Chien Sum


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要旨

Precise morphological control in perovskite films is key to high performance photovoltaic and light emitting devices. However, a clear understanding of the interplay of morphological effects from substrate/perovskite antisolvent treatments on the charge dynamics is still severely lacking. Through detailed ultrafast optical spectroscopy, we correlate the morphology-kinetics relationship in a combination of substrate/film treated samples (i.e., plasma-cleaned vs. piranha-etched substrates and solvent (toluene)-engineered (or toluene anti-solvent treated) perovskite films). Our findings reveal that toluene-dripped treatment has a more pronounced influence on the morphology of perovskite films prepared on plasma-cleaned substrates over those on piranha-etched substrates. Surprisingly, the highly effective toluene-dripping/washing approach reported in the literature increases the surface trap densities of perovskite films. Despite the marked improvements in the surface morphology of the toluene-dripped films, there is only a slight improvement in the carrier relaxation lifetimes – likely due to the competition between the morphology improvements and the increased surface trap densities. In addition, the injection of photoexcited holes to spiro-OMeTAD from toluene-dripped films on piranha-etched substrates is inhibited, possibly due to a realignment of the energy bands. Nonetheless, piranha-etching of the substrates could possibly offer an approach to improve the balance between the electron and hole diffusion lengths in the perovskite film. Importantly, our findings would help unravel the complex relationship of substrate/film treatments on the morphology and charge kinetics in perovskite thin films.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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