पारंपरिक अर्धचालक सामग्रियों और उपकरणों के लिए, आंतरिक विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए विद्युत डोपिंग के वितरण को नियंत्रित करना वाहक निष्कर्षण दक्षता को बढ़ाने का एक सामान्य तरीका है।इसलिए, उच्च-प्रदर्शन वाले उपकरणों के निर्माण के लिए विद्युत डोपिंग का बहुत महत्व है।

हाल के वर्षों में, डिवाइस के प्रदर्शन में तेजी से सुधार के साथ, कार्बनिक-अकार्बनिक हाइब्रिड लेड हैलाइडपेरोव्स्काइट सामग्रीअर्धचालक सामग्री का सबसे आशाजनक नए प्रकार बन गए हैं।

आमतौर पर यह माना जाता है कि लेड हैलाइड पेरोव्स्काइट एक द्विध्रुवी अर्धचालक है, जिससे विद्युत डोपिंग का एहसास करना मुश्किल हो जाता है, और बड़े होने के कारणवाहकपेरोव्स्काइट्स की प्रसार लंबाई के संबंध में, आमतौर पर यह भी माना जाता है कि वाहक संग्रह के लिए एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र आवश्यक नहीं है।इसके अलावा, पेरोव्स्काइट्स की मापी गई वाहक सांद्रता आम तौर पर 10 के क्रम पर होती है¹³से 10¹⁴सेमी^-3, जो वाहक निष्कर्षण के लिए एक प्रभावी विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है।

उपरोक्त मुद्दों को संबोधित करने के लिए, एक सहयोग ने विभिन्न लक्षण वर्णन विधियों के माध्यम से प्रदर्शित किया है कि आणविक रिमोट डोपिंग लेड हैलाइड पेरोव्स्काइट के चार्ज प्रकार और एकाग्रता को नियंत्रित कर सकता है।पतली फिल्मेंऔर वाहक संग्रह को बढ़ावा देने के लिए ऊर्ध्वाधर हेटेरोजंक्शन बनाने के लिए त्रि-आयामी संरचनाओं की सतह पर एन-प्रकार निम्न-आयामी संरचनाएं तैयार करें, जिससे पेरोव्स्काइट स्टैक सौर सेल क्षमता 27% से अधिक हो जाएगी।

पेरोव्स्काइट की विद्युत विशेषताओं को सटीक रूप से मापने के लिए, इस कार्य ने क्रॉस-फिंगर इलेक्ट्रोड सरणी के आधार पर एक पेरोव्स्काइट क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर तैयार किया और आयन प्रवासन के कारण होने वाले हिस्टैरिसीस को दबाने के लिए पल्स गेट वोल्टेज विधि का उपयोग करके विद्युत परीक्षण किया, जिससे सटीक अंशांकन प्राप्त हुआ।लेड हैलाइड पेरोव्स्काइट की डोपिंग सांद्रता।

अनडॉप्ड फिल्में द्विध्रुवी गुण प्रदर्शित करती हैं, एथिलीन डायमोनियम अणुओं के साथ डोप की गई फिल्में एन-प्रकार के गुण प्रदर्शित करती हैं,आवेश घनत्व10 के करीब¹⁶स्तर, जबकि बेंजाइल अमोनियम से उपचारित फिल्में पी-प्रकार के गुण प्रदर्शित करती हैं।यूवी फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी और केल्विन जांच परीक्षण द्वारा प्राप्त फिल्म क्षमता में परिवर्तन विद्युत डोपिंग एकाग्रता में परिवर्तन के अनुरूप हैं, जो फिल्म पर दूरस्थ आणविक विद्युत डोपिंग की पुष्टि करता है।

इसके अलावा, समान संरचनाओं वाले डायमोनियम आयनों के साथ डोपिंग से सतह की क्षमता (एन-डोपिंग) भी बढ़ सकती है, और एथिलीनडायमाइन आयनों की सांद्रता को बदलकर सतह की क्षमता का निरंतर विनियमन प्राप्त किया जा सकता है।ये लक्षण आगे इस बात की पुष्टि करते हैं कि डायमोनियम आयन प्रभावी रूप से विद्युतीय रूप से पेरोव्स्काइट फिल्मों को डोप कर सकते हैं।

आणविक डोपिंग तंत्र को समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने एथिलीनडायमाइन आयन की डोपिंग संरचना की जांच करने के लिए प्रथम-सिद्धांत गणना का उपयोग किया, जिससे पता चला कि एथिलीन डायमोनियम धनायन Pb+I के दो पड़ोसी आयनों की जगह ले सकता है, जिससे एन-प्रकार की डोपिंग हो सकती है, जबकि दो के लिए-फेनिथाइल अमोनियम पर आधारित आयामी पेरोव्स्काइट, पीबी+आई रिक्ति दोषों की गठन ऊर्जा कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप पी-प्रकार डोपिंग होती है।आणविक डोपिंग द्वारा लाए गए एकाधिक आयन प्रतिस्थापन पतली फिल्मों के विद्युत डोपिंग के लिए स्पष्टीकरण प्रदान करते हैं।

पेरोव्स्काइट की इलेक्ट्रॉनिक डोपिंग विशेषताओं की समझ के आधार पर, शोधकर्ताओं ने आगे की तैयारी कीN- प्रकारसह-के माध्यम से एक पेरोव्स्काइट फिल्म की सतह पर निम्न-आयामी संरचनाएंडोपिंगएथिलीन डायमोनियम आयन और फेनिथाइल अमोनियम आयन, अंतर्निहित द्विध्रुवी त्रि-आयामी संरचना के साथ एक हेटेरोजंक्शन बनाते हैं, इंटरफ़ेस इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण बाधा को कम करते हैं और वाहक निष्कर्षण दक्षता में सुधार करते हैं।

वाहकों की स्थानांतरण गति को क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी और क्षणिक फोटोकरंट माप के माध्यम से चित्रित किया गया था, जिससे पुष्टि हुई कि सतह हेटेरोजंक्शन का गठन वाहक निष्कर्षण को तेज करता है।इसके अलावा, सतह की निम्न-आयामी संरचना प्रभावी ढंग से पेरोव्स्काइट सतह को निष्क्रिय कर देती है, जिससे इंटरफ़ेस दोष कम हो जाते हैं।

त्रि-आयामी से निम्न-आयामी हेटेरोजंक्शन का उपयोग उल्टे संरचना वाइड-बैंडगैप पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के वर्तमान और वोल्टेज को प्रभावी ढंग से बढ़ाता है, जिससे 19.3% की तृतीय-पक्ष प्रमाणन दक्षता प्राप्त होती है।इसके अतिरिक्त, अग्रानुक्रम की दक्षतासौर सेलवाइड-बैंडगैप और नैरो-बैंडगैप पेरोव्स्काइट्स के संयोजन से तैयार 27% से अधिक है।इस विधि को सामान्य बैंडगैप पेरोव्स्काइट कोशिकाओं में भी सत्यापित किया गया है, जिससे डिवाइस की दक्षता में प्रभावी ढंग से सुधार हुआ है।

इसके अलावा, सतह हेटेरोजंक्शन का निर्माण वाहक निष्कर्षण को तेज करता है, प्रभावी ढंग से सतह शुल्क के संचय को कम करता है, उपकरणों में आयन प्रवासन को दबाता है, और डिवाइस स्थिरता को बढ़ाता है।

निष्कर्ष हैंप्रकाशितजर्नल मेंराष्ट्रीय विज्ञान समीक्षा.

अधिक जानकारी:जियानयुआन जियांग एट अल, अत्यधिक कुशल पेरोव्स्काइट टेंडेम सौर कोशिकाओं के लिए एन-प्रकार कम-आयामी पेरोव्स्काइट फिल्म पर आधारित सतह हेटेरोजंक्शन,राष्ट्रीय विज्ञान समीक्षा(2024)।डीओआई: 10.1093/एनएसआर/एनडब्ल्यूएई055