Einkristall-Halbleiter (wie Silizium, Germanium und Galliumarsenid) zeigen im Bereich von Solarzellen allgemein eine bessere photoelektrische Umwandlungseffizienz als polykristalline Dünnschichten. In der dritten Generation von Solarzellen, die auf dem neuen organisch-anorganischen hybriden metallischen Halogenid-Perowskitmaterial ABX₃ basieren, wurde jedoch eine maximale zertifizierte Effizienz von >26 % basierend auf polykristallinen Dünnschichten erreicht. Gegenwärtig liegt die höchste Effizienz von einkristallinen Perowskit-Solarzellen bei etwa 24 %, und es gibt wenige entsprechende Forschungsarbeiten. Polykristalline Perowskit-Dünnschichten weisen eine hohe Dichte an inhärenten strukturellen Defekten auf (wie Korngrenzen, Leerstellen, Verunreinigungsdefekte, Anti-Struktur-Defekte usw.), was zu einer schwachen Stabilität der Solarzellen und einem starken Hystereseeffekt führt. Im Vergleich dazu besitzen Perowskit-Einkristalle keine Korngrenzen, eine niedrige Defektdichte, lange Ladungsträgerlebensdauer und Diffusionslänge, was diese Eigenschaften zu idealen Materialien für hochleistungsfähige optoelektronische Geräte macht. Diese Übersicht fasst die grundlegende Gerätearchitektur von einkristallinen Perowskit-Solarzellen kurz zusammen, gibt eine systematische Übersicht über die Vor- und Nachteile von Perowskit-Einkristallmaterialien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, erörtert die Herstellungs-/Wachstumsmethoden verschiedener einkristalliner Perowskitmaterialien und analysiert detailliert deren neuesten Forschungsfortschritte und zentrale Herausforderungen. Der Schwerpunkt liegt auf der Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Perowskit-Einkristallmaterialien, der Gerätearchitektur, dem Wachstumsprozess und der Geräteleistung. Diese Übersicht soll Forschern als Referenz dienen, um die Entwicklung effizienter und stabiler einkristalliner Perowskit-Solarzellen zu fördern.

Perowskit-Solarzellen; Einkristall-Perowskit; Defekte; räumlich begrenztes Aufheizverfahren