Anomalous charge redistribution and appearance of polarization domain on the surface of degrading hybrid metal and organic halide perovksite

Abstract

페로브스카이트 태양전지의 효율이 실리콘 태

양전지에 준할 만큼 상승했지만, 빛에 노출도니 상

황에서 안정성은 상용화 까지 가기에 큰 걸림돌이

다. 최근에 페로브스카이트 박막의 그래인 가장자리

에 쏠려있는 전하와 열화현상이 밀접한 관련이 있음

이 연구되었다 이에 이 논문에서는 페로브스카이트

격자와 공정에 대해서 깊이 있게 소개한다. 이는 공

정시 필름의 생성 자유도가 높은 이유가 결함-용인

성질을 띄는 격자구조와 밀접한 관련이 있음을 설명

하는 내용을 나타낸다. 표면에 있는 결함들을 탐구

하기 위해서 우리는 AFM과 EFM을 이용하여 물성

의 변화를 표면에서 관측한다. EFM은 효과적으로

표면의 전하를 토포 이미지로부터 분리해 낼 수 있

는 기술이다. 이를 통해 극성 도메인이 외부 전압을

가해주었을 때 생긴다는 사실을 확인 하였다. 그리

고 이 도메인 형성에 따라서 그레인 경계의 전하들

이 움직이는 모습을 설명하고 더 나아가 열화 현상

이 진행되는 과정에서 모습을 실시간으로 연속적으

로 측정하였다. 특히 열화가 진행되면서 극성 도메

인이 등장했다가 사라지는 현상을 보았다는 점이 주

목 할 만하다.

Although metal and organic halide perovskite

solar cell has efficiency comparable to record high

silicon solar cell, its stability under illumination is

critical problem in commercializing the photovoltaic

device. Recently, charges along grain boundary was

reported to be the cause of degradation of perovskite

film. This article explains how perovskite lattice

structure and fabrication process. It is followed by the

notion that a large degree of freedom when generated

arises from its defect tolerance structure property. To

study how defects are dispersed on surface, electrical

Force Microscopy (EFM) which is embed in atomic

force microscopy was employed. EFM can effectively

extract electrical signal from topography signal which

enables study of charge and polarization on the surface

of hybrid metal and organic halide perovskite (HHP).

Polarization domain was observed under external bias

and charges redistributed along polarization domain

when bias was changed properly. In addition, surface

potential was in-situ scanned continuously so that we

can unravel degradation mechanism. In particular,

polarization domain was spotted either under bias or

light and gave pictures of degrading MaPbI3.