Pengenalan Produk

Sel tandem perovskit/silikon telah mencapai kecekapan 35%. Masalahnya adalah kestabilan. Peranti ini masih jauh daripada keperluan pengkomersilan jangka hayat 25 tahun, dan punca utamanya terletak pada antara muka. Cas terkumpul di sana, dan pengumpulan itu mencetuskan tindak balas redoks dan migrasi ion.

Lapisan pengangkutan elektron ALD-SnOx yang digunakan secara meluas menghadapi pertukaran ketebalan kerana kerintangan tingginya. Terlalu tebal, dan rintangan siri meningkat. Terlalu nipis, dan ia tidak dapat menyekat kerosakan sputter atau resapan ion. Untuk mengkaji ini, penguji MPPT komposit perovskit menggunakan simulator solar LED gred AAA sebagai sumber cahaya penuaan boleh mengawal suhu sel dalam beberapa cara dan menguruskan persekitaran sekeliling, menjalankan ujian kestabilan jangka panjang.

Kerja ini membina lapisan dwi SnOx/AZO melalui proses semua-ALD. SnOx ultra-nipis mengekalkan penjajaran jalur, manakala lapisan AZO konduktif memberikan laluan rintangan rendah dan bertindak sebagai penghalang padat. Ini memisahkan pengekstrakan cas dan penyekatan fizikal kepada dua tugas berasingan. Sel perovskit jalur lebar tunggal dengan struktur ini mencapai kecekapan 23.47%, dan peranti tandem mencapai 33.25%. Selepas 1000 jam pencahayaan berterusan, mereka masih mengekalkan 96% daripada kecekapan awal, yang menyokong strategi antara muka.

Parameter Teknikal

Spesifikasi Penguji MPPT Komposit Perovskit

Kelebihan Teknikal

Fabrikasi Dwilapisan ALD dan Prestasi Elektrik

Ujian simpang tunggal menunjukkan SnOx berprestasi terbaik pada 150 kitaran. Menambah ketebalan meningkatkan rintangan siri dan menurunkan faktor isian. Untuk mengurangkan had kerintangan, penulis menambah lapisan antara AZO yang ditumbuhkan ALD. Dua susunan dibandingkan: SnOx 250 kitaran berbanding SnOx 100 kitaran ditambah AZO 400 kitaran.

Pengukuran J-V menunjukkan gabungan SnOx/AZO meningkatkan prestasi peranti. Analisis tahap tenaga mendapati minimum jalur konduksi menurun dari SnOx ke AZO ke IZO, membentuk penjajaran jalur bertangga yang lebih baik yang menurunkan halangan pengekstrakan antara muka. c-AFM menunjukkan SnOx/AZO dan AZO tulen mengalir lebih baik daripada SnOx tulen. KPFM menunjukkan potensi permukaan yang lebih seragam dan ketumpatan kecacatan yang lebih rendah pada filem perovskite SnOx/AZO. Spektroskopi serapan sementara mengesahkan pengekstrakan pembawa yang lebih cepat dengan SnOx/AZO.

Lapisan ALD Menekan Degradasi

Selepas 400 jam penuaan pada 85°C di bawah pencahayaan, sampel SnOx menunjukkan penyerapan plumbum iodida yang lebih kuat dalam UV-vis, puncak difraksi Pb⁰ logam dalam XRD, serta lompang antara muka dan kehilangan pukal dalam SEM keratan rentas. Dalam sampel SnOx/AZO, tanda-tanda degradasi ini jauh lebih lemah. TOF-SIMS menunjukkan penembusan Ag yang berat ke dalam lapisan perovskite dan resapan I⁻ yang teruk dalam peranti SnOx, manakala peranti SnOx/AZO tidak menunjukkan resapan ion yang jelas.

Selepas 7 hari pada 85% RH, filem bersalut SnOx menghasilkan fasa δ kuning, tetapi SnOx/AZO kekal hitam. Pengukuran PLQY menunjukkan kehilangan penggabungan semula bukan radiasi yang lebih rendah dan pengekalan PLQY yang lebih tinggi selepas penuaan untuk SnOx/AZO. KPFM menunjukkan lonjakan besar dalam ketumpatan kecacatan permukaan untuk sampel SnOx yang telah berusia, manakala SnOx/AZO hampir tidak berubah.

Aplikasi Produk

Prestasi dan Kestabilan Sel Simpang Tunggal

Dalam peranti simpang tunggal dengan struktur ITO / NiOx / Me-4PACz / perovskite / C60 / lapisan ALD / Ag, juara SnOx/AZO mencapai kecekapan 23.47%, VOC 1.27 V, FF 83.92%, JSC 22.07 mA/cm², dengan histeresis jelas berkurang. Ketumpatan arus bersepadu EQE ialah 21.62 mA/cm², melebihi 20.92 mA/cm² peranti SnOx. Output kuasa stabil ialah 23.12%. Tenaga Urbach ialah 13.11 meV, di bawah 16.38 meV peranti SnOx.

Dari segi kestabilan, selepas 1100 jam penuaan gelap pada 85°C, SnOx/AZO kekal di atas 90% daripada kecekapan awalnya, manakala SnOx turun kepada 85% pada 600 jam. Di bawah 85°C dengan pencahayaan, SnOx/AZO kekal di atas 80% selepas 300 jam, manakala SnOx jatuh di bawah 60% selepas 200 jam. Dalam ujian MPPT, SnOx/AZO kekal 96% selepas 2000 jam, manakala SnOx jatuh kepada 80% selepas 700 jam.

Prestasi dan Kestabilan Sel Tandem

Lapisan dwi ALD telah diintegrasikan ke dalam peranti tandem perovskite/TOPCon silikon. HAADF-STEM menunjukkan lapisan dwi yang berterusan dan padat dengan SnOx sekitar 10 nm dan AZO sekitar 60 nm, tanpa lubang jarum atau delaminasi. HR-TEM mengesahkan SnOx adalah amorfus, dan EDS menunjukkan taburan Zn yang seragam dalam AZO.

Peranti tandem juara mencapai kecekapan 33.25%, VOC 1.98 V, JSC 20.83 mA/cm², FF 80.71%, dengan hampir tiada histeresis. EQE menunjukkan fotourus sel atas dan bawah masing-masing 20.43 dan 20.40 mA/cm², padanan yang baik. Output kuasa stabil ialah 32.38%.

Selepas 1000 jam penuaan terma pada 85°C, SnOx/AZO kekal di atas 90% kecekapan, manakala SnOx jatuh di bawah 90% dalam 400 jam. Dalam ujian lembap-panas (double 85), SnOx/AZO kekal di atas 92% selepas 400 jam, manakala SnOx jatuh di bawah 80% dalam 200 jam. Selepas 1000 jam pencahayaan berterusan, SnOx/AZO kekal di atas 96%, manakala SnOx jatuh di bawah 80% dalam 300 jam.

Ringkasan Mekanisme

Kelebihan lapisan dwi SnOx/AZO terletak pada dua perkara. Penutup AZO konduktif mempercepatkan pengekstrakan elektron dan mengurangkan pengumpulan cas antara muka, yang menekan degradasi antara muka yang didorong oleh tindak balas. Pada masa yang sama, lapisan dwi padat bertindak sebagai penghalang ion dan lembapan yang berkesan, menghalang kakisan perak yang disebabkan oleh iodida dan migrasi Ag⁺ ke dalam perovskite. Pengekstrakan elektron yang lebih pantas digabungkan dengan penyekatan ion fizikal memberikan mekanisme "pemisahan fungsi", supaya kedua-dua kesan mengukuhkan ketahanan peranti bersama-sama.

Kajian ini menggunakan lapisan dwi SnOx/AZO semua-ALD untuk menekan degradasi yang didorong oleh tindak balas antara muka dalam sel tandem perovskite/silikon. Lapisan dwi ini menggabungkan penjajaran jalur yang baik dari SnOx dengan kekonduksian tinggi dan fungsi penghalang padat AZO, mengurangkan pengumpulan cas dan menghalang resapan ion serta kemasukan lembapan. Peranti sel tunggal mencapai kecekapan 23.47%, peranti tandem 33.25%, dan kedua-duanya kekal di atas 96% daripada kecekapan awal selepas 1000 jam MPPT. Ini menunjukkan betapa pentingnya kejuruteraan antara muka dalam membina PV tandem perovskite/silikon yang cekap dan stabil, serta menunjukkan laluan sebenar ke arah sel yang cekap dan tahan lama.

Penguji MPPT komposit perovskit, yang dibina di sekitar simulator suria LED A+AA+ sebagai sumber cahaya penuaan, memberikan sokongan kuat kepada penyelidikan sel suria perovskit. Oleh kerana sel perovskit sangat sensitif terhadap cahaya dan suhu, titik kuasa maksimumnya sentiasa berubah-ubah. Pengawal MPPT menjejak dan mengunci titik tersebut secara masa nyata, supaya sistem sentiasa beroperasi pada kuasa terbaiknya. Ini memaksimumkan hasil tenaga dan meningkatkan kestabilan serta ekonomi keseluruhan sistem PV.

Rujukan: Menekan Tindak Balas Antara Muka dalam Sel Suria Tandem Perovskit/Silikon melalui Dwilapisan SnOx/AZO Semua-ALD

Pandangan Ooitech

Apa yang menonjol di sini ialah idea 'penyahgandingan fungsi', membiarkan satu lapisan nipis mengendalikan penjajaran jalur dan satu lagi mengendalikan penyekatan, daripada memaksa satu filem SnOx melakukan kedua-dua tugas dan kehilangan salah satu daripadanya. Dari segi pengeluaran, keseragaman timbunan ALD merentasi modul bersaiz penuh adalah tepat di mana kawalan talian dan metrologi penting, dan ia adalah jenis perincian proses yang kami tekuni semasa membina talian modul. Jika anda ingin melihat lebih lanjut bagaimana pembuatan modul perovskit dan tandem sebenarnya berfungsi di lantai kilang, saluran YouTube Ooitech (www.youtube.com/ooitech) patut diikuti.