Utangulizi wa Bidhaa

Seli za tandem za perovskite/silicon tayari zimefikia ufanisi wa 35%. Tatizo ni uthabiti. Vifaa hivi bado viko mbali na mahitaji ya kibiashara ya maisha ya miaka 25, na sababu kuu iko kwenye nyuso za kiolesura. Chaji hujilimbikiza hapo, na mkusanyiko huo husababisha athari za redox na uhamiaji wa ioni.

Safu ya usafirishaji wa elektroni ya ALD-SnOx inayotumika sana inakabiliwa na ubadilishanaji wa unene kutokana na upinzani wake wa juu. Ikiwa ni nene sana, upinzani wa mfululizo hupanda. Ikiwa ni nyembamba sana, haiwezi kuzuia uharibifu wa sputa au uenezaji wa ioni. Ili kujifunza hili, kijaribu cha MPPT cha perovskite composite kinachotumia kiigaji cha jua cha LED cha daraja la AAA kama chanzo cha mwanga cha kuzeeka kinaweza kudhibiti joto la seli kwa njia kadhaa na kusimamia mazingira yanayozunguka, kufanya majaribio ya muda mrefu ya uthabiti.

Kazi hii inajenga bilayer ya SnOx/AZO kupitia mchakato wa all-ALD. SnOx nyembamba sana huhifadhi mpangilio wa bendi, wakati safu ya AZO inayopitisha umeme inatoa njia ya upinzani mdogo na hufanya kama kizuizi mnene. Hiyo inatenganisha uchimbaji wa chaji na kuzuia kimwili katika kazi mbili tofauti. Seli za perovskite za bendi pana za makutano moja zilizo na muundo huu zilifikia ufanisi wa 23.47%, na vifaa vya tandem vilifikia 33.25%. Baada ya masaa 1000 ya mwanga unaoendelea bado zilishikilia 96% ya ufanisi wao wa awali, ambayo inaunga mkono mkakati wa kiolesura.

Vigezo vya Kiufundi

Vipimo vya Kijaribu cha MPPT cha Perovskite Composite

Faida za Kiufundi

Utengenezaji wa Tabaka Mbili za ALD na Utendaji wa Umeme

Vipimo vya makutano moja vilionyesha SnOx hufanya vizuri zaidi kwa mizunguko 150. Kuongezeka kwa unene kuliongeza upinzani wa mfululizo na kupunguza kipengele cha kujaza. Ili kupunguza kikomo cha upinzani, waandishi waliongeza safu ya kati ya AZO iliyokuzwa na ALD. Tabaka mbili zililinganishwa: SnOx ya mizunguko 250 dhidi ya SnOx ya mizunguko 100 pamoja na AZO ya mizunguko 400.

Vipimo vya J-V vilionyesha mchanganyiko wa SnOx/AZO uliinua utendaji wa kifaa. Uchambuzi wa kiwango cha nishati uligundua kiwango cha chini cha bendi ya upitishaji kinashuka kutoka SnOx hadi AZO hadi IZO, na kutengeneza mpangilio wa ngazi unaofaa zaidi ambao hupunguza kizuizi cha uchimbaji kwenye kiolesura. c-AFM ilionyesha SnOx/AZO na AZO safi hupitisha umeme vizuri zaidi kuliko SnOx safi. KPFM ilionyesha uwezo wa uso unaofanana zaidi na msongamano mdogo wa kasoro kwenye filamu ya perovskite ya SnOx/AZO. Uchunguzi wa wigo wa kunyonya kwa muda mfupi ulithibitisha uchimbaji wa wabebaji kwa kasi zaidi na SnOx/AZO.

Safu ya ALD Inazuia Uharibifu

Baada ya masaa 400 ya kuzeeka kwa 85°C chini ya mwanga, sampuli za SnOx zilionyesha ngozi kali ya iodidi ya risasi katika UV-vis, vilele vya diffraction ya Pb⁰ ya metali katika XRD, na nafasi za kiolesura pamoja na upotezaji wa wingi katika SEM ya sehemu-mbili. Katika sampuli za SnOx/AZO, ishara hizi za uharibifu zilikuwa dhaifu zaidi. TOF-SIMS ilionyesha kupenya kwa Ag kwa kiasi kikubwa kwenye safu ya perovskite na uenezaji mkali wa I⁻ katika vifaa vya SnOx, wakati vifaa vya SnOx/AZO havikuonyesha uenezaji dhahiri wa ioni.

Baada ya siku 7 kwa 85% RH, filamu iliyofunikwa na SnOx ilitengeneza awamu ya njano δ, lakini SnOx/AZO ilibaki nyeusi. Vipimo vya PLQY vilionyesha upotezaji mdogo wa muunganiko usio na mionzi na uhifadhi wa juu wa PLQY baada ya kuzeeka kwa SnOx/AZO. KPFM ilionyesha kuruka kwa kasi kwa msongamano wa kasoro za uso kwa sampuli ya SnOx iliyozee, wakati SnOx/AZO haikubadilika sana.

Matumizi ya Bidhaa

Utendaji na Uthabiti wa Seli ya Makutano Moja

Katika vifaa vya makutano moja vilivyo na muundo ITO / NiOx / Me-4PACz / perovskite / C60 / safu ya ALD / Ag, bingwa wa SnOx/AZO alifikia ufanisi wa 23.47%, VOC 1.27 V, FF 83.92%, JSC 22.07 mA/cm², na histeresis ilipungua wazi. Uzito wa sasa uliojumuishwa na EQE ulikuwa 21.62 mA/cm², juu ya kifaa cha SnOx cha 20.92 mA/cm². Pato la nguvu lililotulia lilikuwa 23.12%. Nishati ya Urbach ilikuwa 13.11 meV, chini ya kifaa cha SnOx cha 16.38 meV.

Kwa utulivu, baada ya saa 1100 za kuzeeka giza kwa 85°C, SnOx/AZO ilibaki juu ya 90% ya ufanisi wake wa awali, wakati SnOx ilishuka hadi 85% kufikia saa 600. Chini ya 85°C kwa mwanga, SnOx/AZO ilibaki juu ya 80% baada ya saa 300, wakati SnOx ilishuka chini ya 60% baada ya saa 200. Katika majaribio ya MPPT, SnOx/AZO ilishikilia 96% baada ya saa 2000, wakati SnOx ilishuka hadi 80% baada ya saa 700.

Utendaji na Uthabiti wa Seli ya Tandem

Bilayer ya ALD iliunganishwa katika kifaa cha tandem cha perovskite/TOPCon silicon. HAADF-STEM ilionyesha bilayer inayoendelea, mnene na SnOx karibu 10 nm na AZO karibu 60 nm, hakuna matundu au kutengana. HR-TEM ilithibitisha SnOx ni amofasi, na EDS ilionyesha usambazaji wa Zn sawa katika AZO.

Kifaa cha tandem bora kilifikia ufanisi wa 33.25%, VOC 1.98 V, JSC 20.83 mA/cm², FF 80.71%, karibu hakuna hysteresis. EQE ilionyesha mikondo ya picha ya seli ya juu na chini ya 20.43 na 20.40 mA/cm², mechi nzuri. Pato la nguvu lililotulia lilikuwa 32.38%.

Baada ya saa 1000 za kuzeeka kwa joto kwa 85°C, SnOx/AZO ilibaki juu ya 90% ufanisi, wakati SnOx ilishuka chini ya 90% ndani ya saa 400. Katika majaribio ya unyevu-joto (double 85), SnOx/AZO ilibaki juu ya 92% baada ya saa 400, wakati SnOx ilishuka chini ya 80% ndani ya saa 200. Baada ya saa 1000 za mwanga unaoendelea, SnOx/AZO ilibaki juu ya 96%, wakati SnOx ilishuka chini ya 80% ndani ya saa 300.

Muhtasari wa Utaratibu

Faida ya bilayer ya SnOx/AZO inatokana na mambo mawili. Kofia ya conductive ya AZO inaharakisha uchimbaji wa elektroni na kupunguza mkusanyiko wa chaji kwenye kiolesura, ambayo inazuia uharibifu wa kiolesura unaosababishwa na athari. Wakati huo huo, bilayer mnene hufanya kama kizuizi madhubuti cha ioni na unyevu, ikizuia kutu ya fedha inayosababishwa na iodidi na uhamiaji wa Ag⁺ kwenye perovskite. Uchimbaji wa elektroni wa haraka pamoja na kuzuia ioni kimwili hutoa utaratibu wa "kutenganisha kazi", hivyo athari mbili zinaimarisha uimara wa kifaa pamoja.

Utafiti huu unatumia bilayer ya SnOx/AZO ya ALD kukandamiza uharibifu unaosababishwa na athari za kiolesura katika seli za tandem za perovskite/silicon. Bilayer inachanganya upatanishi mzuri wa bendi ya SnOx na conductivity ya juu na kazi ya kizuizi mnene ya AZO, ikipunguza mkusanyiko wa chaji na kuzuia uenezaji wa ioni na kuingia kwa unyevu. Vifaa vya seli moja vilifikia ufanisi wa 23.47%, vifaa vya tandem 33.25%, na vyote vilibaki juu ya 96% ya ufanisi wa awali baada ya saa 1000 za MPPT. Inaonyesha jinsi uhandisi wa kiolesura ulivyo muhimu katika kujenga PV ya tandem ya perovskite/silicon yenye ufanisi wa juu na uthabiti, na inaelekeza kwenye njia halisi ya kufikia seli zenye ufanisi na uimara.

Kijaribu cha MPPT cha mchanganyiko wa perovskite, kilichojengwa kwa kutumia mwanga wa kuzeeka wa LED solar simulator A+AA+, kinatoa msaada mkubwa kwa utafiti wa seli za jua za perovskite. Kwa sababu seli za perovskite ni nyeti sana kwa mwanga na joto, kiwango chao cha juu cha nguvu hubadilika mara kwa mara. Kidhibiti cha MPPT kinafuatilia na kukifunga kwenye hatua hiyo kwa wakati halisi, ili mfumo utoe nguvu bora zaidi. Hii inaongeza mavuno ya nishati na kuboresha uthabiti na uchumi wa mfumo mzima wa PV.

Rejea: Kukandamiza Miitikio ya Kiolesura katika Seli za Jua za Tandem za Perovskite/Silicon kwa kutumia Safu ya All-ALD SnOx/AZO Bilayer

Maoni ya Ooitech

Kinachojitokeza hapa ni wazo la "kutenganisha kazi", kuruhusu safu moja nyembamba kushughulikia mpangilio wa bendi na nyingine kushughulikia kuzuia, badala ya kulazimisha filamu moja ya SnOx kufanya kazi zote mbili na kupoteza moja. Kwa upande wa uzalishaji, usawa wa safu ya ALD kwenye moduli ya ukubwa kamili ndio hasa udhibiti wa mstari na metrolojia ni muhimu, na ni aina ya maelezo ya mchakato tunayozingatia wakati wa kujenga mistari ya moduli. Ikiwa unataka kuona zaidi jinsi utengenezaji wa moduli za perovskite na tandem unavyofanyika kwenye sakafu ya kiwanda, kituo cha YouTube cha Ooitech (www.youtube.com/ooitech) kinastahili kufuatwa.