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Foto-sensor basado en perovskita de cristal único Equipo 2: Aguirre Ramírez Osmayro Gómez Pérez José Daniel
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Perovskita Cristal único sensible a la luz para revolucionar la energía solar Eficacia de conversión energética sea igual al cilicio pero mucho más delgada Ahorro en el precio de la energía solar
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Propiedades químicas Formula quimica CaTiO 3 Calcio 29.4% Titanio35.2% Oxigeno 35.3% Silicio 25% de conversión de energía
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Las perovskitas son materiales optoelectrónicos de aplicaciones fotónicas en fotodetectores Los fotodetectores badasdo en trihaluro organometal OTP policristalino En solución muestran una longitud de difusión limitada (~ 1 mm)
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Las perovskitas de trihaluro organometal (OTP) son materiales optoelectrónicos para fotodetectores de alto rendimiento. fotodetector basado en cristales únicos de perovskite y dependiente de la posición puede escanear un rayo láser enfocado sobre el dispositivo perpendicular al canal La fotorrespuesta y la fotocorriente disminuyen en casi un orden de magnitud cuando la posición del haz varía de 0 a 950 mm
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Capa a capa para obtener la luz Es semi transparente Remplazar ventanas Problema en las celdas solares: Plomo Solución cristal protector Silicio + Perovskita
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Figura 1. Fotodetector de perovskita de cristal único con dependencia de posición de largo alcance. (A) Esquema del dispositivo y la configuración de medición de la fotorrespuesta dependiente de la posición (tamaño de punto de láser: 5 mm). (B) Micrografía electrónica de barrido del fotodetector (X) La ubicación de la iluminación con láser (círculos amarillos) en el dispositivo, donde X denota la distancia de la posición de iluminación desde el límite del canal de perovskita. (D) Difracción de rayos X del suelo (E) Espectro de fotoluminiscencia de los cristales.
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Figura A: se puede obtener como 220 nA (Vbias = -10 V) cuando la potencia del láser es de 22 mW. Además, todas las parcelas son aproximadamente rectas, lo que indica un buen contacto óhmico entre el electrodo de Au y la perovskita. Figura B: muestra la relación correspondiente entre la fotocorriente y la intensidad del láser a un voltaje de polarización de 10 V, lo que indica que la intensidad del láser y la fotocorriente tienen una relación no lineal. La reflectancia es un parámetro importante para el fotodetector
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Fórmula R = (Iph-Idark) / Popt Dónde: Iph es la fotocorriente, Idark es la corriente oscura y Popt es la intensidad del láser. La respuesta óptima para el fotodetector de perovskita se puede obtener como 51 mA / W.
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La Figura 2C muestra la respuesta de tiempo del fotodetector de perovskita, que se enciende y apaga periódicamente con un láser de 535 nm a 10 V (X = 0 mm, P = 22 mW). El resultado indica que el dispositivo muestra buenas propiedades de cambio de estabilidad y que es una relación de corriente de fotocorriente a oscura El tiempo detallado de elevación y el tiempo de caída se pueden observar en la Figura 2D como 3.5 y 0.1 s, respectivamente
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Figura 3. Propiedades de fotodetección dependientes de la posición (A) Curvas I-V del fotodetector en función de la distancia desde 0 a 950 mm bajo láser de 553 nm con una intensidad de 22 mW. (B) Fotocorriente y capacidad de respuesta en función de la distancia a voltaje de 10 V (P = 22 mW). (C) Los gráficos de la dependencia de DI (IP = IPocurrent-IDarkcurrent) en la posición de iluminación, medida a diferentes intensidades de incidente (V = 10 V). (D) Respuesta de tiempo del dispositivo en diferentes posiciones de iluminación (l = 553 nm, P = 22 mW, V = 10 V). (E) Fotoluminiscencia resuelta en el tiempo de MAPbBr3 monocristal bajo diferentes intensidades de láser. (F) Vida útil y difusión de la portadora de adaptación bajo diferentes intensidades láser de la Figura 3E.
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La respuesta a la fotocorriente se caracteriza por la ilusión del láser de 553 nm con un rango de intensidad de 0 a 22 mW en diferentes posiciones. Como se muestra en la Figura 3C, el haz de láser fotorrespuesta disminuye con el aumento de la posición de iluminación de 0 a 950 mm con un sesgo de 10 V. La DI (corriente ascendente de la corriente de IP) es una intensidad de láser relativamente más débil que disminuye con mayor rapidez que la de un láser relativamente más fuerte Este último se muestra en las Figuras 3E y 3F. Esto indica que el perfil de dependencia de posición de la posición dependiente
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Figura 4. Mecanismo de operación y simulación numérica del fotodetector. (A) Esquema del mecanismo de operación del fotodetector dependiente de la posición. (B y D) (B) La distribución del potencial eléctrico y el campo eléctrico mediante el análisis de elementos finitos. (D) La línea blanca en la figura es la línea del campo eléctrico, y la trayectoria del electrón y el agujero es casi la misma que la línea del campo eléctrico. (C) La curva de simulación de la fotorresponsividad. La curva de simulación oscura se ajusta bien a los datos de fotorrespuesta que dependen de la posición no local.
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Figura S1. Fotocorrientes de las tres muestras en función de la distancia en el sesgo de voltaje de 10 V, relacionada con la Figura 3 La prueba de resultados del experimento es buena. Los dispositivos se probaron bajo el láser de 553 nm con una potencia del láser de 22 μW (muestra 1, 2) y 10 μW (muestra 3).
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Figura S2. La fotorrespuesta de la muestra 3 en diferentes longitudes de onda de la iluminación de la luz (10 μW), relacionada con la Figura 2 La corriente de luz del dispositivo aumenta con la longitud de onda aproximándose a 553 nm. Cuando alcanza los 600 nm, la luz es casi la misma que la corriente oscura.
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Figura S4. La curva oscura de corriente- voltaje para un dispositivo MAPbBr3, relacionada con la Figura 3. El resultado está bien ajustado (línea verde) por la Ley de Mott-Gurney (Dong et al., 2015). Foto-respuesta no local y simulación de modelo. La simulación sugiere que la foto-respuesta dependiente de la posición observada son datos experimentales bastante bien.
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