Optical determination of Shockley-Read-Hall and interface recombination currents in hybrid perovskites.
Metal-halide perovskite solar cells rival the best inorganic solar cells in power conversion efficiency, providing the outlook for efficient, cheap devices. In order for the technology to mature and approach the ideal Shockley-Queissier efficiency, experimental tools are needed to diagnose what processes limit performances, beyond simply measuring electrical characteristics often affected by parasitic effects and difficult to interpret. Here we study the microscopic origin of recombination currents causing photoconversion losses with an all-optical technique, measuring the electron-hole free energy as a function of the exciting light intensity. Our method allows assessing the ideality factor and breaks down the electron-hole recombination current into bulk defect and interface contributions, providing an estimate of the limit photoconversion efficiency, without any real charge current flowing through the device. We identify Shockley-Read-Hall recombination as the main decay process in insulated perovskite layers and quantify the additional performance degradation due to interface recombination in heterojunctions.
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Valerio
V
Sarritzu
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Nicola
N
Sestu
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Daniela
D
Marongiu
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Xueqing
X
Chang
Istituto di Nanotecnologia CNR-Nanotec, Polo di Nanotecnologia c/o Campus Ecotekne, via Monteroni, 73100 Lecce, Italy.
Sofia
S
Masi
Istituto di Nanotecnologia CNR-Nanotec, Polo di Nanotecnologia c/o Campus Ecotekne, via Monteroni, 73100 Lecce, Italy.
Aurora
A
Rizzo
Istituto di Nanotecnologia CNR-Nanotec, Polo di Nanotecnologia c/o Campus Ecotekne, via Monteroni, 73100 Lecce, Italy.|Dipartimento di Matematica e Fisica "E. De Giorgi", Università del Salento, Via Arnesano snc, 73100 Lecce, Italy.
Silvia
S
Colella
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Francesco
F
Quochi
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Michele
M
Saba
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Andrea
A
Mura
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, I-09042 Monserrato, Italy.
Giovanni
G
Bongiovanni