33,25% Тиімділік, 1000 Сағаттан Кейін 96% MPPT Сақталуы: Толық ALD SnOx/AZO Қос Қабаты Перовскит/Кремний Тандемдеріндегі Интерфейстік Реакцияларды Бәсеңдетеді
Мазмұны
Өнім туралы ақпарат
Перовскит/кремний тандемдік элементтері қазірдің өзінде 35% тиімділікке жетті. Мәселе тұрақтылықта. Бұл құрылғылар коммерцияландыру үшін қажет 25 жылдық қызмет мерзімінен әлі алыс, ал түпкі себеп интерфейстерде жатыр. Онда заряд жиналады, ал бұл жинақ тотығу-тотықсыздану реакцияларын және иондардың миграциясын тудырады.
Кеңінен қолданылатын ALD-SnOx электрон тасымалдау қабаты жоғары кедергісіне байланысты қалыңдық компромисіне тап болады. Тым қалың болса, тізбекті кедергі артады. Тым жұқа болса, ол бүрку зақымдануын немесе ион диффузиясын бөгей алмайды. Мұны зерттеу үшін AAA класты LED күн симуляторын қартаю жарық көзі ретінде пайдаланатын перовскит композитті MPPT тестері ұяшық температурасын бірнеше жолмен басқара алады және қоршаған ортаны басқарып, ұзақ мерзімді тұрақтылық сынақтарын жүргізеді.
Бұл жұмыс толық ALD процесі арқылы SnOx/AZO қос қабатын құрады. Өте жұқа SnOx жолақтық туралауды сақтайды, ал өткізгіш AZO қабаты төмен кедергі жолын береді және тығыз тосқауыл ретінде әрекет етеді. Бұл зарядты алу мен физикалық бөгеуді екі бөлек жұмысқа бөледі. Осы құрылымы бар бір қосылысты кең жолақты перовскит элементтері 23,47% тиімділікке жетті, ал тандемдік құрылғылар 33,25% көрсетті. 1000 сағат үздіксіз жарықтандырудан кейін олар бастапқы тиімділігінің 96% сақтап қалды, бұл интерфейс стратегиясын растайды.
Техникалық Параметрлер
Перовскит композитті MPPT тестерінің сипаттамалары
| Параметр | Сипаттама |
|---|---|
| Жарық көзінің класы | A+AA+ (3A+) LED күн симуляторы |
| Жарық көзінің қызмет мерзімі | 10 000 сағ+ |
| Спектрлік шығыс (реттелетін) | 350-400нм / 400-750нм / 750-1150нм, тәуелсіз басқарылады |
| Қоршаған орта камерасы | Қосымша тұрақты температура мен ылғалдылық, ISOS стандартына сәйкес келеді |
| Электрондық жүктеме | Бірнеше модельдер, көп арналы тәуелсіз жұмыс |
| Қолдану | Перовскитті бір қосылысты және тандемді ұяшықтардың тұрақтылығын сынау |
Техникалық артықшылықтар
ALD қос қабатын жасау және электрлік өнімділік
Бір қосылысты сынақтар SnOx 150 циклде ең жақсы нәтиже көрсеткенін анықтады. Қалыңдықты арттыру тізбекті кедергіні көтеріп, толтыру коэффициентін төмендетті. Кедергі шектеуін жеңілдету үшін авторлар ALD өсірілген AZO аралық қабатын қосты. Екі стек салыстырылды: 250 циклдік SnOx және 100 циклдік SnOx + 400 циклдік AZO.
J-V өлшеулері SnOx/AZO комбинациясы құрылғы өнімділігін арттырғанын көрсетті. Энергия деңгейін талдау өткізгіштік зонасының минимумы SnOx-тен AZO-ға, одан IZO-ға төмендейтінін, бұл интерфейстік экстракция кедергісін төмендететін қолайлы баспалдақты зоналық туралануды құрайтынын көрсетті. c-AFM SnOx/AZO және таза AZO таза SnOx-ке қарағанда әлдеқайда жақсы өткізетінін көрсетті. KPFM SnOx/AZO перовскит пленкасында біркелкі беттік потенциалды және төмен ақау тығыздығын көрсетті. Өтпелі абсорбция спектроскопиясы SnOx/AZO арқылы жылдамырақ тасымалдаушы экстракциясын растады.
ALD қабаты деградацияны басады
85°C температурада жарықпен 400 сағат қартаюдан кейін SnOx үлгілері UV-vis-те күшті қорғасын йодидінің сіңірілуін, XRD-де металдық Pb⁰ дифракция шыңдарын және көлденең қима SEM-де интерфейс бос орындары мен көлемді жоғалтуды көрсетті. SnOx/AZO үлгілерінде бұл деградация белгілері әлдеқайда әлсіз болды. TOF-SIMS SnOx құрылғыларында перовскит қабатына Ag-ның қатты енуін және I⁻-ның қатты диффузиясын көрсетті, ал SnOx/AZO құрылғыларында айқын иондық диффузия байқалмады.
85% салыстырмалы ылғалдылықта 7 күннен кейін SnOx жабылған пленка сары δ фазасын дамытты, бірақ SnOx/AZO қара болып қалды. PLQY өлшеулері SnOx/AZO үшін қартаюдан кейін радиациялық емес рекомбинация жоғалуының төмендігін және PLQY сақталуының жоғарылығын көрсетті. KPFM қартаю SnOx үлгісінде беттік ақау тығыздығының үлкен секірісін көрсетті, ал SnOx/AZO үлгісінде шамалы өзгеріс болды.
Өнімді қолдану
Бір қосылысты ұяшықтың өнімділігі мен тұрақтылығы
Құрылымы ITO / NiOx / Me-4PACz / перовскит / C60 / ALD қабаты / Ag болатын бір түйіспелі құрылғыларда SnOx/AZO чемпионы 23.47% тиімділікке, VOC 1.27 В, FF 83.92%, JSC 22.07 мА/см² жетті, гистерезис айтарлықтай төмендеді. EQE интегралды ток тығыздығы 21.62 мА/см² болды, бұл SnOx құрылғысының 20.92 мА/см²-нен жоғары. Тұрақтандырылған қуат шығысы 23.12% құрады. Урбах энергиясы 13.11 мэВ болды, бұл SnOx құрылғысының 16.38 мэВ-нен төмен.
Тұрақтылық бойынша, 85°C температурада 1100 сағат қараңғыда қартаюдан кейін SnOx/AZO бастапқы тиімділігінің 90% жоғары сақтады, ал SnOx 600 сағатта 85% дейін төмендеді. 85°C температурада жарықтандыру кезінде SnOx/AZO 300 сағаттан кейін 80% жоғары сақтады, ал SnOx 200 сағаттан кейін 60% төмендеді. MPPT сынағында SnOx/AZO 2000 сағаттан кейін 96% сақтады, ал SnOx 700 сағаттан кейін 80% дейін төмендеді.
Тандемдік ұяшықтың өнімділігі мен тұрақтылығы
ALD қос қабаты перовскит/TOPCon кремний тандемдік құрылғысына біріктірілді. HAADF-STEM шамамен 10 нм SnOx және 60 нм AZO бар үздіксіз, тығыз қос қабатты көрсетті, тесіктер немесе қабаттардың ажырауы жоқ. HR-TEM SnOx аморфты екенін растады, ал EDS AZO-да біркелкі Zn таралуын көрсетті.
Чемпиондық тандемдік құрылғы 33.25% тиімділікке, VOC 1.98 В, JSC 20.83 мА/см², FF 80.71% жетті, гистерезис дерлік жоқ. EQE жоғарғы және төменгі ұяшықтардың фототоктарын 20.43 және 20.40 мА/см² көрсетті, бұл жақсы сәйкестік. Тұрақтандырылған қуат шығысы 32.38% құрады.
85°C температурада 1000 сағат термиялық қартаюдан кейін SnOx/AZO тиімділіктің 90% жоғары сақтады, ал SnOx 400 сағат ішінде 90% төмендеді. Ылғалды-жылу сынағында (қос 85) SnOx/AZO 400 сағаттан кейін 92% жоғары сақтады, ал SnOx 200 сағат ішінде 80% төмендеді. 1000 сағат үздіксіз жарықтандырудан кейін SnOx/AZO 96% жоғары сақтады, ал SnOx 300 сағат ішінде 80% төмендеді.
Механизмнің қысқаша мазмұны
SnOx/AZO қос қабатының артықшылығы екі нәрсеге негізделген. Өткізгіш AZO қақпағы электрондардың экстракциясын жылдамдатады және интерфейстегі зарядтың жиналуын азайтады, бұл реакцияға байланысты интерфейстің деградациясын басады. Сонымен қатар, тығыз қос қабат иондар мен ылғалға қарсы тиімді тосқауыл ретінде әрекет етеді, йодид индукцияланған күміс коррозиясын және Ag⁺ миграциясын перовскитке тежейді. Жылдам электрон экстракциясы физикалық иондық блокадамен біріктіріліп, "функционалды ажырату" механизмін береді, сондықтан екі әсер құрылғының беріктігін бірге күшейтеді.
Бұл зерттеу перовскит/кремний тандемді ұяшықтардағы интерфейстік реакциялардан туындаған деградацияны басу үшін толық ALD SnOx/AZO қос қабатын пайдаланады. Қос қабат SnOx-тің жақсы жолақтық үйлесімділігін AZO-ның жоғары өткізгіштігімен және тығыз тосқауыл функциясымен біріктіріп, зарядтың жиналуын азайтады және иондық диффузия мен ылғалдың енуін тежейді. Бір қабатты құрылғылар 23,47% тиімділікке, тандемді құрылғылар 33,25% тиімділікке жетті және екеуі де 1000 сағат MPPT-ден кейін бастапқы тиімділіктің 96% жоғары деңгейін сақтады. Бұл жоғары тиімді, тұрақты перовскит/кремний тандемді фотоэлектрлік құрылғыларды құруда интерфейстік инженерияның маңыздылығын көрсетеді және тиімді әрі берік ұяшықтарға нақты жолды көрсетеді.
Перовскит композитті MPPT сынақ құрылғысы, қартаю жарық көзі ретінде A+AA+ LED күн симуляторы негізінде жасалған, перовскит күн ұяшықтарын зерттеуге күшті қолдау көрсетеді. Перовскит ұяшықтары жарық пен температураға өте сезімтал болғандықтан, олардың максималды қуат нүктесі үнемі өзгеріп отырады. MPPT контроллері сол нүктені нақты уақытта бақылап, бекітеді, сондықтан жүйе әрқашан ең жақсы қуатта жұмыс істейді. Бұл энергия өнімділігін барынша арттырады және бүкіл фотоэлектрлік жүйенің тұрақтылығы мен экономикасын жақсартады.
Сілтеме: Перовскит/Кремний Тандемді Күн Ұяшықтарындағы Интерфейстік Реакцияларды Толық ALD SnOx/AZO Қос Қабаты арқылы Басу
Ooitech көзқарасы
Мұнда ерекше назар аударатын нәрсе - «функционалдық ажырату» идеясы, бір жұқа қабатқа жолақтық үйлесімділікті, ал екіншісіне бөгеуді жүктеу, бір SnOx пленкасын екі міндетті де орындауға мәжбүрлеп, біреуінен ұтылудың орнына. Өндіріс жағында, толық өлшемді модуль бойынша ALD қабат біркелкілігі - бұл желіні басқару және метрология маңызды болатын нәрсе және біз модуль желілерін құру кезінде мұқият қарайтын процесс деталы. Перовскит және тандемді модуль өндірісінің зауыт алаңында қалай жүзеге асатыны туралы көбірек білгіңіз келсе, Ooitech YouTube арнасы (www.youtube.com/ooitech) жазылуға тұрарлық.
