有機無機ペロブスカイト太陽電池のSTEM電子ビーム誘起電流測定

STEM electron beam-induced current measurements of organic-inorganic perovskite solar cells.

• M Duchamp
• H Hu
• Y M Lam
• R E Dunin-Borkowski
• C B Boothroyd

抄録

本研究では、電子ビーム誘起電流（EBIC）測定用の有機無機ペロブスカイト太陽電池を平面視幾何学的に作製するための新しいアプローチについて述べる。この方法では、サンプル調製のアーティファクトを大幅に削減し、良好な電気的接触を提供し、調製ステップを可能な限り実際のデバイスのものに近づけている。私たちのEBIC画像は、自作の高感度EBICアンプを使用して、環状暗視野走査透過電子顕微鏡画像と同時に取得されました。高角度の環状暗視野画像とエネルギー分散型X線マップは、直後に同じ領域から記録されました。これにより、EBICコントラストは、Nを含む領域とOが欠乏している領域との相関をとることができ、また、EBICコントラストは、走査型電子顕微鏡で記録された二次電子コントラストと類似していることがわかった。電子の生成過程と吸収過程を特定することで、EBICは二次電子と吸収電流から分離できないことがわかりました。このことは、p-n接合またはp-i-n接合で測定された電流の起源について結論を出す前に、慎重な分析を行う必要があることを意味します。

We describe a new approach for preparing organic-inorganic perovskite solar cells for electron beam-induced current (EBIC) measurements in plan-view geometry. This method substantially reduces sample preparation artefacts, provides good electrical contact and keeps the preparation steps as close as possible to those for real devices. Our EBIC images were acquired simultaneously with annular dark-field scanning transmission electron microscopy images using a home-made highly sensitive EBIC amplifier. High-angle annular dark-field images and energy dispersive X-ray maps were recorded from the same area immediately afterwards. This allowed the EBIC contrast to be correlated with regions containing N and a deficiency of O. The EBIC contrast was also found to be similar to secondary electron contrast recorded with a scanning electron microscope. By identifying the generation and absorption electron processes, we determine that EBIC cannot be separated from the secondary electron and absorbed currents. This means that careful analysis needs to be performed before conclusions can be made on the origin of the current measured across p-n or p-i-n junctions.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.