通过薄膜太阳能电池中的热激电流量化陷阱状态

什么是陷阱状态，我们为什么要关心它们？

发光(led)和光伏(PV)器件的性能取决于光活性半导体材料的质量。由于材料杂质或在制造过程中在半导体材料中无意地引入缺陷，导致偏离最佳性能。

这些缺陷被称为阱态，或简称“阱”，它是半导体带隙内的高能态。一般来说，陷阱的发生可能是由于材料杂质(在散装)或在不同材料层之间的界面。在有机半导体中，由于天然物质的无序性，阱态经常出现。在无机和杂化半导体(例如:杂化钙钛矿、硅……)中，晶界的存在是圈闭态的已知来源。

由于陷阱产生的原因多种多样，它们对装置的影响也是多种多样的。由于载流子的多次捕获和释放事件，特别是浅阱的一个非常常见的影响是有效载流子迁移率的降低。[Kna12]作为重组中心的陷阱，即所谓的Shockley-Read-Hall重组，通常会降低设备的效率。在太阳能电池中，这种机制限制了开路电压。在发光器件的情况下，这种阱态可以在器件运行期间形成和演变，导致驱动电压的增加

在接下来的博客文章中，我们将介绍如何用热刺激电流(TSC)技术表征阱状态。我们还提出了一种基于漂移扩散模拟的方法来可靠地解释TSC结果。

阱态表征

半导体器件中的阱态可以用三个参数来描述:阱态的密度Nt，它们在空穴或电子的带隙内的能量位置-到HOMO(价带)或LUMO(导带)的距离- Et，以及描述电荷阱-释放动力学的捕获率cp。同样的动态也可以用试图逃逸频率或横截面来表示。

有大量的表征技术来洞察裸薄膜和全器件中的阱态。有机和钙钛矿器件最常见的技术是:

• 空间电荷限制电流(SCLC)电流-电压(IV)扫描
• 热导纳光谱(TAS)
• 深度瞬态光谱(DLTS)

图1所示。有机半导体带隙内电子阱态示意图。

---

您可以使用多功能描述工具Paios来测试这些技术Learn More

---

图2所示。受激电流测量中的光、温度、电流和电压瞬态示意图。这个虚线方块标志着实验中有趣的部分，我们通常称之为“