Ufanisi wa 33.25%, Uhifadhi wa MPPT wa 96% Baada ya Saa 1000: Bilayer ya All-ALD SnOx/AZO Inazuia Miitikio ya Interface katika Tandems za Perovskite/Silicon

Utangulizi wa Bidhaa

Seli za tandem za perovskite/silicon tayari zimefikia ufanisi wa 35%. Tatizo ni utulivu. Vifaa hivi bado viko mbali na miaka 25 ya maisha ambayo biashara inahitaji, na chanzo kikuu kiko kwenye viungo. 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 biashara ya unene kwa sababu ya upinzani wake wa juu. Ikiwa ni nene sana, upinzani wa mfululizo hupanda. Ikiwa ni nyembamba sana, haiwezi kuzuia uharibifu wa sputtering au uenezaji wa ioni. Ili kujifunza hili, kipima MPPT cha composite cha perovskite kinachotumia simulator ya jua ya LED ya daraja la AAA kama chanzo cha mwanga cha kuzeeka kinaweza kudhibiti joto la seli kwa njia kadhaa na kusimamia mazingira ya jirani, kufanya majaribio ya utulivu wa muda mrefu.

Kazi hii inajenga bilayer ya SnOx/AZO kupitia mchakato wa all-ALD. SnOx nyembamba sana huweka mpangilio wa bendi, wakati safu ya AZO inayopitisha umeme inatoa njia ya upinzani wa chini na hufanya kama kizuizi kigumu. Hiyo inagawanya uchimbaji wa chaji na kuzuia kimwili katika kazi mbili tofauti. Seli za perovskite za bendi pana za kiwango kimoja 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 inathibitisha mkakati wa kiolesura.

Vigezo vya Kiufundi

Vipimo vya Kipima MPPT cha Composite cha Perovskite

Faida za Kiufundi

Utengenezaji wa Safu ya ALD na Utendaji wa Umeme

Majalio ya kiunganishi kimoja yalionyesha SnOx hufanya vizuri zaidi kwa mizunguko 150. Kuongeza unene kuliongeza upinzani wa mfululizo na kupunguza kipengele cha kujaza. Ili kupunguza kikomo cha upinzani, waandishi waliongeza safu ya AZO iliyokuzwa na ALD. Mpangilio 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 uliboresha utendaji wa kifaa. Uchambuzi wa kiwango cha nishati ulipata kiwango cha chini cha bendi ya upitishaji kinashuka kutoka SnOx hadi AZO hadi IZO, na kuunda mpangilio wa ngazi wa bendi unaofaa zaidi ambao hupunguza kizuizi cha uchimbaji kwenye kiolesura. c-AFM ilionyesha SnOx/AZO na AZO safi hufanya vizuri zaidi kuliko SnOx safi. KPFM ilionyesha uwezo wa uso unaofanana zaidi na msongamano mdogo wa kasoro kwenye filamu ya perovskite ya SnOx/AZO. Spectroscopy ya ufyonzaji wa muda mfupi ilithibitisha uchimbaji wa wabebaji haraka na SnOx/AZO.

Safu ya ALD Inazuia Uharibifu

Baada ya saa 400 za kuzeeka kwa 85°C chini ya mwanga, sampuli za SnOx zilionyesha ufyonzaji mkubwa wa iodidi ya risasi katika UV-vis, kilele cha diffraction ya Pb⁰ ya metali katika XRD, na mapengo ya kiolesura pamoja na upotevu wa wingi katika SEM ya sehemu-mbili. Katika sampuli za SnOx/AZO, dalili hizi za uharibifu zilikuwa dhaifu zaidi. TOF-SIMS ilionyesha kupenya kwa Ag kwa kiasi kikubwa kwenye safu ya perovskite na usambaaji mkubwa wa I⁻ katika vifaa vya SnOx, wakati vifaa vya SnOx/AZO havikuonyesha usambaaji wa ioni dhahiri.

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

Matumizi ya Bidhaa

Utendaji na Uthabiti wa Kiini cha Kiunganishi Kimoja

Katika vifaa vya kiunganishi kimoja 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 20.92 mA/cm² ya kifaa cha SnOx. Pato la nishati lililotulia lilikuwa 23.12%. Nishati ya Urbach ilikuja 13.11 meV, chini ya 16.38 meV ya kifaa cha SnOx.

Kuhusu uthabiti, baada ya saa 1100 za kuzeeka gizani kwa 85°C, SnOx/AZO ilishikilia zaidi ya 90% ya ufanisi wake wa awali, wakati SnOx ilishuka hadi 85% kwa saa 600. Chini ya 85°C na mwanga, SnOx/AZO ilibaki zaidi 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 Kiini cha 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, bila pinholes au delamination. HR-TEM ilithibitisha kwamba SnOx ni amorphous, na EDS ilionyesha usambazaji wa Zn sawa katika AZO.

Kifaa cha tandem kilichoshinda kilifikia ufanisi wa 33.25%, VOC 1.98 V, JSC 20.83 mA/cm², FF 80.71%, na karibu hakuna hysteresis. EQE ilionyesha photocurrents za seli ya juu na ya chini za 20.43 na 20.40 mA/cm², zinazolingana vizuri. Pato la nguvu lililotulia lilikuwa 32.38%.

Baada ya saa 1000 za kuzeeka kwa joto la 85°C, SnOx/AZO ilibaki juu ya 90% ya ufanisi, wakati SnOx ilishuka chini ya 90% ndani ya saa 400. Katika majaribio ya unyevu-joto (mara mbili 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 AZO inayopitisha umeme huharakisha 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 bora cha ioni na unyevu, ikizuia kutu ya fedha inayosababishwa na iodidi na uhamiaji wa Ag⁺ ndani ya perovskite. Uchimbaji wa elektroni wa haraka pamoja na kuzuia ioni kimwili unatoa utaratibu wa "kutenganisha kazi", hivyo athari mbili zinaimarisha uimara wa kifaa pamoja.

Utafiti huu unatumia bilayer ya SnOx/AZO ya ALD kamili 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 uenezi 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 perovskite/silicon tandem yenye ufanisi wa juu na imara, na inaelekeza kwenye njia halisi ya kufikia seli zenye ufanisi na uimara.

Kijaribu cha MPPT cha perovskite composite, kilichojengwa kwa kuzingatia LED solar simulator ya A+AA+ kama chanzo cha mwanga cha kuzeeka, kinatoa msaada mkubwa kwa utafiti wa seli za jua za perovskite. Kwa sababu seli za perovskite ni nyeti sana kwa mwanga na joto, hatua yao ya nguvu ya juu hubadilika kila wakati. Kidhibiti cha MPPT kinafuatilia na kufunga kwenye hatua hiyo kwa wakati halisi, hivyo mfumo unatoa nguvu yake bora kila wakati. Hii inaongeza mavuno ya nishati na kuboresha utulivu na uchumi wa mfumo mzima wa PV.

Rejea: Kuzuia Miitikio ya Kiolesura katika Seli za Jua za Tandemu za Perovskite/Silicon kupitia Safu ya All-ALD SnOx/AZO

Maoni ya Ooitech

Kinachojitokeza hapa ni wazo la "kutenganisha kazi", kuruhusu safu moja nyembamba kushughulikia upatanishi wa bendi na nyingine kuzuia, badala ya kulazimisha safu moja ya SnOx kufanya kazi zote mbili na kupoteza moja kati yao. Kwa upande wa uzalishaji, usawa wa mkusanyiko wa ALD kwenye moduli ya ukubwa kamili ndipo udhibiti wa mstari na metrolojia vinavyojalika, na ni aina ya maelezo ya mchakato tunayojishughulisha nayo wakati wa kujenga mistari ya moduli. Ikiwa unataka kuona zaidi jinsi utengenezaji wa moduli za perovskite na tandemu unavyokutana kwenye sakafu ya kiwanda, chaneli ya YouTube ya Ooitech (www.youtube.com/ooitech) inafaa kufuatwa.