Kontrolle über Korngröße und Kristallinität: Die Rolle von Fallenzuständen in Perowskiten II (Perocryst)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Sabine Ludwigs; Professor Dr. Lukas Schmidt-Mende, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423660474

Das Projekt „Control over grain size and crystallinity: Role of trap states in perovskites (II) (Perocryst)“ ist ein stark interdisziplinäres Projekt zwischen Physik und Materialwissenschaften / physikalischer Chemie, das die Expertisen von Prof. Lukas Schmidt-Mende (Devicephysik, Nanowissenschaften) und Prof. Sabine Ludwigs (kontrollierte Kristallisation, Morphologie-Tuning, Materialwissenschaften) koppelt. Das Hauptziel des Projekts ist es, ein tieferes Verständnis und eine bessere Kontrolle über die Keimbildung und das Kristallwachstum von hochwertigen Perowskit-Filmen zu erlangen, um letztendlich die Solarzellenleistung in Bezug auf Reproduzierbarkeit, Effizienz und Stabilität zu verbessern. Die Kristallisation soll manipuliert und zu einkristallinen dünnen Perowskitfilmen, idealerweise ohne Defekte und Korngrenzen, geführt werden. Es soll systematisch der Zusammenhang der Anzahl von Korngrenzen und der Größe von Domänen in Bezug auf ihre Rolle als Fallenzustände hergestellt werden.In dem Projekt konzentrieren wir uns auf Materialverarbeitung und nachträgliches Tempern unter kontrollierten Bedingungen, eingehende Untersuchung der Parameter, die die Filmkristallisation beeinflussen, wie topographisch und chemisch strukturierte Substrate und durch elektrisches Feld gesteuertes Wachstum, und schließlich die optoelektronische Charakterisierung, einschließlich (anisotroper) Ladungstransport, Solarzellenleistung und dynamische Charakterisierung von Transport und Rekombination.Der Schlüssel zum Erfolg unserer Strategie ist, dass unsere Präparationsmethoden eine reproduzierbare Perowskit-Filmbildung mit maßgeschneiderter Anzahl von Korngrenzen ermöglichen. Unsere Post-Temper-Ansätze ermöglichen eine direkte Möglichkeit, die Keimbildung abzustimmen und das Kristallwachstum zu steuern. Einkristalline Filme werden schließlich als perfekte Kandidaten für Solarzellen ins Visier genommen. Die Kombination von In-situ-Charakterisierungswerkzeugen für das Kristallwachstum und eingehende Charakterisierung von Filmen ermöglicht einen systematischen Ansatz zur Verbesserung der Filmqualität und trägt zum Verständnis des Wachstumsmechanismus und seiner bestimmenden Parameter bei.Mit unserem Projekt wollen wir einkristalline Filme oder Filme mit wenigen Korngrenzen / geringer Keimdichte reproduzierbar herstellen. Unser Anspruch ist es, Designregeln für kristalline Filme bester Qualität zu etablieren, so dass Schlussfolgerungen zu Struktur-Funktions-Beziehungen zwischen Filmqualität, Stabilität und Deviceperformance in Solarzellen erzielt werden können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2196: Perowskit-Halbleiter: Von fundamentalen Eigenschaften zur Anwendung