Perowskite
Perowskite sind eine umfangreiche Klasse von Materialien mit einer Kristallstruktur, die dem Mineral Perowskit (CaTiO₃) ähnelt. Ihre allgemeine chemische Formel lautetABX₃, wobei A und B Kationen und X ein Anion sind. Perowskite bieten daher eine Vielzahl möglicher Kombinationen chemischer Zusammensetzungen und gelten als Material für eine neue Generation von Solarzellen.
Material für eine neue Generation von Solarzellen
Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie liegt bei klassischen Solarzellen auf Basis von kristallinem Silizium üblicherweise bei etwa 20 % (Maximalwert bei etwa 26 %). Die Hauptgründe für den geringeren Wirkungsgrad der photovoltaischen Umwandlung sind der Verlust von Photonen mit einer Energie, die kleiner ist als die Bandlücke von Silizium (1,1 eV), sowie die Thermalisierung der photogenerierten Ladungsträger. Aufgrund von Transmissions- und Wärmeverlusten wird somit nur ein Teil des Sonnenspektrums genutzt. Einer der vielversprechendsten Kandidaten für die Photovoltaik der neuen Generation sind Perowskite, die dank ihrer einzigartigen Eigenschaften mit der bestehenden Siliziumtechnologie konkurrieren können. Obwohl der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen derzeit bereits die 20-Prozent-Marke überschreitet, ist es notwendig, die intensive Erforschung dieser Materialien fortzusetzen. Besondere Aufmerksamkeit muss ihrer Stabilität, der Passivierung von Defekten, der Auswahl der Komponenten A, B und X sowie der Optimierung der Herstellung gewidmet werden.
Die Untersuchung der strukturellen Eigenschaften sowie die Kartierung der Absorption und Lumineszenz
Es ist wichtig zu wissen, wie effektiv Perowskitkristalle verschiedene Wellenlängen des Sonnenspektrums absorbieren können. Breitband-Superkontinuum-Laser in Kombination mit einem geeigneten Filtermodul verfügen über einen ausreichend breiten Spektralbereich, der für die Materialforschung über das gesamte Sonnenspektrum hinweg erforderlich ist. Beispielsweise liefern die LaserSuperK FIANIUM und SuperK EXTREME vonNKT PhotonicsPikosekunden-Impulse und einen hochwertigen Strahl, wodurch die Untersuchung optischer Eigenschaften mit einer Auflösung an der Grenze der Beugungsgrenze ermöglichen. Sie eignen sich nicht nur zur Messung des Absorptionskoeffizienten und des Brechungsindexes, sondern auch zur Untersuchung von Relaxations- und Rekombinationsprozessen mithilfe von Techniken der zeitaufgelösten Spektroskopie, da sie eine Pikosekunden-Pulsquelle bei jeder beliebigen Wellenlänge im sichtbaren und NIR-Spektrum bereitstellen können.
Superkontinuierliche Laser lassen sich sehr einfach andas TCSPC-PhotolumineszenzspektrometerFLS1000 von Edinburgh Instrumentsanschließen und bieten so ein komplettes Lumineszenzlabor in einem einzigen Gerät. Vollständige Fluoreszenzkarten liefern wichtige Informationen zur Qualität der untersuchten Materialien (Vorhandensein von Defekten, Abscheidungsgrad) und helfen dabei, ablaufende mikroskopische Prozesse (Quantenübergänge, Rekombination von Ladungsträgern) zu identifizieren.
Messverfahren:
- Lebensdauermessung (zeitaufgelöste Emissionsspektroskopie)
- Messung des Brechungsindexes
- Untersuchung der Photolumineszenz
- Bestimmung des Absorptionskoeffizienten
- Messung der zeitlich aufgelösten Absorption (Pump-Probe-Spektroskopie)
- Hyperspektrale Bildgebung
- Kartierung der Ladungsträgerdiffusion
Anwendungsberichte:
- Charakterisierung von Perowskit-Photovoltaik
- Beobachtung von Phasenübergängen in einem Halogenid-Perowskit mittels temperaturabhängiger Photolumineszenzspektroskopie
- Temperaturabhängige Messungen der absoluten Photolumineszenz-Quantenausbeute eines Halogenid-Perowskits
- Photophysikalische Charakterisierung von Perowskit-Quantenpunkten
