صعوبات وتحديات البحث

فجوة واسعة(WBG)أكسيد النيكل مثل ثقب طبقة النقل(نيوكس)التجميع الذاتي طبقة أحادية(SAMs)كفاءة واستقرار الجهاز مقيدة بشدة .

وفيما يلي التحديات الرئيسية التي تواجه التكنولوجيا الحالية :

سنيوكسمشكلة التآكلتستخدم على نطاق واسعSAMsعلى سبيل المثال ، تحتوي على حمض الفوسفوريك(PA)كما مرساة مجموعةSAMs (PA-SAMs)وحمض قوي، عرضة للتآكل مع التفاعلات الكيميائيةنيوكسطبقة ، وسوف يضرنيوكسطبقة ، وبالتالي إضعاف استقرار الجهاز .

سسامالتجميع الجزيئي واجهة المشكلةس تقليديSAMsالجزيئيةنيوكسالسطح من السهل أن يحدثظاهرة التجميع، يمكن أن يؤدي تشكيل الفيلم غير موحدةفقدان واجهة，يؤثر على كفاءة النقل الناقل، وتسبب بشكل كبيرفتح دائرة الجهد(VOC)خسارة .

فريق البحث والإنجاز

تقدم هذه الورقة دراسة عن كفاءة عالية perovskite مغلفة الخلايا الشمسية .نينغبو معهد تكنولوجيا المواد والهندسة ، الأكاديمية الصينية للعلوممجلة العلوم الدولية الرائدةطبيعة الاتصالاتمنتدى

فريق البحث نجح في تطوير حمض ضعيفحمض البوريك functionalizationسامليس فقطتمنع بشكل فعالنيوكستآكلوعلاوة على ذلك ، يمكن أن تشكل طبقة واجهة موحدة مع أقوى قوة الترابط ، وبالتالي حد كبير في تحسين كفاءة perovskite مغلفة الخلايا الشمسية ، إلى حد كبير في تعزيز الاستقرار على المدى الطويل من الجهاز .

الرسم البيانيS6: حل المشكلة الأصلية ( التآكل )

وتشمل الإنجازات الرئيسية للدراسة ما يلي :

سحسمنيوكسمشكلة التآكلالتنمية الناجحةالذاتي تجميعها monomolecular طبقة مع ضعف الحموضة(SAMs)، والحد بشكل كبير من تأثير على أكسيد النيكل(نيوكس)ثقب طبقة النقل التآكل ، وتحسين واجهة الاستقرار .

ستحسينسامفيلم تشكيل نوعية :نوع جديدسامفإنه يدل على واجهة أقوى قوة ملزمة وأكثر تجانسا film-forming الخصائص .ساممن السهل تجميع الجزيئات ، وعدم المساواة في التغطية ،الحد من فقدان واجهةمنتدى

ستحسين نوعية بيروفسكيت الفيلم :تحسين واجهة يمكن أن تعزز النمو أكثر تجانسا بيروفسكيت كريستال ، والحد من العيوب ، والحد بشكل فعال من فصل المرحلة بسبب الضوء ، وتحسين نوعية الفيلم والاستقرار .

سزيادة كبيرة في كفاءة الجهاز :مفرق واحد فجوة واسعة(WBG)كفاءة البطارية الفرعية1 ف - 4رفع1 ف - 4perovskite مغلفة الخلايا الشمسية(TSCs)تحقيق المزيد من الكفاءة1 ف - 4منتدى

سزيادة كبيرة في الاستقرار التشغيلي :نتائج البحث إلى حد كبير تحسين استقرار الجهاز . 500 الحفاظ على الكفاءة الأولية90%منتدى

الخطوات العملية التجريبية

إعداد واجهة المواد والأفلام: فريق البحث يعد مجموعة متنوعة من التجميع الذاتي monolayers(SAMs)الموادإيتومتتابعة ترسب على الزجاج موصلنيوكسطبقةSAMsتشكيلنيوكس / سامفيلم هيكل . وفي الوقت نفسه إعداد التقليديةساممادة(مثلMe-4PACz )كمجموعة تحكم . بعد بعض العينات التي تم إعدادها ، تم غسلها بواسطة الايثانول تدور طلاء لإزالة الجزيئات المتبقية .

تصنيع الخلايا الشمسية ذات فجوة الحزمة واسعة مفرق واحدإعدادITO / NiOx / SAMالفيلم هو بمثابة ثقب طبقة النقل ، بيروفسكيت الفيلم مع فجوة الطاقة واسعة أودعت تدور طلاء .(C60)وALD SnO2 )و الفضة الكهربائي ، والانتهاء من تصنيع تقاطع واحد فجوة واسعة البطارية .

تصنيع جميع الخلايا الشمسية مغلفة بيروفسكيتاثنين من محطة مجموع perovskite مغلفة الخلايا الشمسية هي التي شيدت من خلال دمج الخلايا الفرعية ذات فجوة الحزمة واسعة وضيقة perovskite الخلايا الفرعية . الهيكل الكامل هو :ITO/NiOx/SAM/فجوة واسعة بيروفسكيت/ C60 / SnO2 / Au / PEDOT: PSS /فجوة ضيقة بيروفسكيت/ C60 / BCP / Agمنتدى

تقييم كفاءة البطارية: تحت ظروف الاختبار القياسية(1 شمس، 100 ميجاواط / سم مربع)قياس التيار الكهربائي في تقاطع واحد مكدسة بطاريات-الجهد الخصائص ، وتقييم كفاءة التحويل الكهروضوئية ، فتح دائرة الجهد ، قصيرة الدوائر الحالية كثافة عامل شغل وهلم جرا . ثابت انتاج الطاقة تتبع وقياس كفاءة الكم الخارجي تتم بشكل متزامن .

إجراء اختبار الاستقرارالحد الأقصى من الطاقة نقطة ضوء مستمر تتبع اختبار مغلفة البطارية .500تقييم الاستقرار على المدى الطويل . بالإضافة إلى ذلك85℃درجة حرارة عالية الإضاءة الشيخوخة اختبار للتحقق من الاستقرار الحراري للبطارية .

تقنيات التمثيل والنتائج

شبه فيرمي تقسيم النظام(QFLS)

قياس أقصى الجهد النظري الدائرة المفتوحة من المواد تحت الإضاءة(iVOC)ويعكس المؤشر مباشرة مدى الخسارة المركبة غير الإشعاعية . مقارنة مع نقية بيروفسكيت الأفلامQFLSبالمقارنة مع التقليديةMe-4PACzواجهة بيروفسكيتQFLSانخفاض كبير في1.296 إيفولتعرضواجهة شديدة التركيباستخدام نوع جديدS-BA-SAMبعد العلاجQFLSفقط من1.326 إيفولتانخفاض طفيف في1.322 إيفولت، قريبة من قيمة الفيلم النقي ، مثلالرسم البياني5ودليل مباشرS-BA-SAMتقلص إلى حد كبيرنيوكسعدم الإشعاع مركب خسارة بيروفسكيت واجهةمنتدى

guangyan التكنولوجيا الجديدةQFLS-خرائطتوقع حدود الأداء المادي !

إنليتش QFLS-Maper، بأسعار معقولة1 / 5تكلفة الاستثماريمكن أن تتحققرسم الخرائطوظيفة .توليدQFLSصورة : .عرض مرئي شبه مستوى فيرمي توزيع الصورة كاملة ، ونوعية المواد تظهر على الفور !

إيلاء اهتمام وثيق لنا ، ماجستير في تكنولوجيا المعلومات مباشرة !

تيار كهربائي-الجهد الكهربائي(ج-ف)خصائص ثابتة انتاج الطاقة(SPO)اختبار

التحويل الكهروضوئية أداء الخلايا الشمسية تحت مستوى الإضاءة تقاس واستقرار الجهاز يتم تقييمها . إجراء قياسيجي - فياستخدام اختبار المطابقةAM1.5Gمحاكاة الطيف الشمسي القياسية .إنليتشالSS-Xسلسلة الشمسية ضوء محاكاة استشهد في العديد من المؤلفات التي توفر دقة عالية ومستقرة الإضاءة .

الرسم البياني6جsubbatteries و النهائي مكدسة بطاريات يتم عرضها .جي - فيمنحنى . بعد نوع جديدS-BA-SAMبعد التحسين ، فجوة واسعة(WBG)كفاءة البطارية من السيطرة على المجموعة1 ف - 4رفع1 ف - 4مجموع بيروفسكيت مغلفة البطارية التي تم تجميعها في نهاية المطاف تحقيق أقصى قدر من الكفاءة . 1 ف - 4 الكفاءة .

الرسم البياني6دثابت انتاج الطاقة منحنى عرض .1 شمستتبع الإضاءة 500 الكفاءة الأولية يمكن الحفاظ عليها بعد90%عرض ممتاز الاستقرار على المدى الطويل .

كفاءة الكم الخارجي(EQE)

استخدم فريق البحثإنليتشالريبسأداة قياسEQEجهاز قياس كفاءة توليد التيار الكهربائي في ضوء أطوال موجية مختلفة ، وتستخدم لتحليل استجابة الجهاز إلى مختلف الأطياف وحساب نظري قصيرة الدوائر الحالية الكثافة .(الشركة المشتركة)معجي - فينتائج اختبار التحقق من بعضها البعض .

الرسم البياني6هـمجموع perovskite مغلفة البطاريةEQEخطوط طيفية تظهر فجوة واسعة subbatteries في منطقة الطول الموجي القصير300-750 نانومترفجوة ضيقة(NBG)subbatteries في منطقة الطول الموجي الطويل650-900 نانومتركفاءة الكم . من .EQEجزءا لا يتجزأ من حساب البطارية الفرعيةالشركة المشتركةالقيمة(16.0و16.2 ميلا أمبير سم^-2ومع .جي - فينتائج الاختبار في اتفاق جيد مع بعضها البعض ، مما يؤكد دقة بيانات الأداء .

الذرات كفاءة الكم(PLQY)

تعكس كفاءة الإشعاع مركب من المواد أو الأفلام ، و هناك علاقة سلبية بين الإشعاع غير مركب الخسارة .

الرسم البيانيS54سنيوكس / لي-4PACz /بيروفسكيت عينةبلكيأقل بكثير من نقية بيروفسكيت الفيلم ، وأكد مرة أخرىواجهة شديدة التركيبونيوكس / S-BA-SAM /بيروفسكيت عينات تظهر أعلىPLQY (0.247 في المائة)معQFLSنتائج متسقة ،دليل جديدسامواجهة التكوين هو قمعها بشكل فعال .منتدى

مجهر القوة الذرية(KPFM)

قياس سطح فرق الجهد(CPD)مستوى الطاقة ، والتوحيد ، عيب توزيع المواد وظيفة عمل واجهة تم تحليلها .

الرسم البياني1 ساعةسنيوكس / سامسطحKPFMصورةCPDعرض خريطة التوزيع ،S-BA-SAMمعالجةنيوكسسطحCPDتوزيع أضيق ، مما يدل علىسامطبقة أكثر تجانسا .

الرسم البياني4أ-هـسبيروفسكيت دفن واجهةKPFMالتحليل يشير أيضا إلى أنS-BA-SAMتجهيز واجهةCPDالتوزيعاتFWHMوعلاوة على ذلك ، يمكن أن تتغير قليلا بعد الشيخوخة ، مما يدل على أن واجهة أكثر موحدة ومستقرة .

إكسالضوئية الطيفي(XPS)

تحليل تكوين العناصر الكيميائية الدول على سطح الموادساممع .نيوكسالتفاعل بيننيوكسالتغيرات الكيميائية .

الرسم البياني1 غرامسنيه 2p3 / 2 XPSعرض الخطوط الطيفيةS-BA-SAMمعالجةنيوكسمقارنةMe-4PACzذروة التحول نحو انخفاض الطاقة الملزمةS-BA-SAMمع .نيوكسهناك أقوى تهمة نقل والتفاعل .

الرعي زاوية السقوطإكسحيود الأشعة السينية(GIXRD) /زاوية واسعةإكستشتت الأشعة السينية(جيواكس)

الكريستال هيكل الحبوب التوجه والإجهاد تم تحليلها .

الرسم البياني3i-كسجيواكسوتظهر النتائج أن ذروة الحيود الانشطار الناجم عن تشويه شعريةS-BA-SAMالفيلم لا تظهر هذه الظاهرة ، مما يدل على انخفاض الضغط ،S-BA-SAMمن المفيد تشكيل بيروفسكيت الفيلم .(100)التوجه هو مفيد الناقل النقل .

المتقارنة بالحث البلازما مطياف الانبعاث(ICP-OES)

قياس محتوى العناصر المعدنية في الحلسامحق .نيوكسدرجة التآكل من الفيلم .

الرسم البيانيS6ويلهذاالفيلم ينقع في مختلفسامبعد استخدام الحلS-BA-SAMالإفراج عن محتوى النيكل من الحل مغمورة الأفلام(29 ميكروغرام / لتر)أقل بكثير من استخدامMe-4PACzالحل رقيقة(87 ميكروغرام / لتر)مباشرة التحقق من نوع جديدS-BA-SAMيخفف كثيرا من الزوجنيوكستآكل طبقة .

نظرية الكثافة الوظيفية(DFT)ديناميكا جزيئية(MD)محاكاة

فهم عميقسامالجزيئيةنيوكسآلية الامتزاز ، الطاقة الملزمة ، تهمة التوزيع ، ومستوى الطاقةسامالسلوك الجزيئي في تشكيل .

الرسم البياني1 أ-وسDFTحسابسامالجزيئيةنيوكسالامتزاز التكوين ، كثافة الشحنة التفاضلية والإلكترون وظيفة محلية من سطح ( بما في ذلك الأكسجين الشواغر )(ELF)الرسم البياني . حساب النتائج تظهرS-BAمع .نيوكسعلى وجه الخصوص ، benzothiophene رئيس المجموعةنيههناك المزيد من التفاعل . الرسم البيانيS1644الدكتورالمحاكاة تبينسامتوزيع الجزيئات على سطحالتوحيد ، نظرية الدعم الجديدساميساعد على تشكيل افتراض زي الفيلم .

خصائص أخرى

سمجهر مسح بالإلكترون(سيم)س حجم الحبوب ، والشكل ، عيب و التشكل بعد الشيخوخة تم تقييمها .الرسم البياني6 بالرسم البياني3ه-حو

ستوزيع الذرات(رسم الخرائط PL)س فيلم العرضPLالتوحيد و عيب المنطقة من الفيلم يمكن عرضها مباشرة .كما في الصورةS50و

سالوقت التحليلية الذرات( TRPL )س عمر photogenerated الناقل هو قياس ، مما يعكس معدل تكوين معظم المرحلة أو واجهة .S-BA-SAMالفيلم الناقل حياة أطولمنتدىالرسم البياني5جو

سطيف الأشعة فوق البنفسجية(UPS)س تحديد وظيفة العمل ومستوى الطاقة موقف المواد يمكن أن تساعد في بناء مستوى الطاقة الرسم البياني وفهم تهمة النقل .الرسم البياني4وو

سالفضاء يستخدم الحد الحالي(SCLC)تحليل تقييم الناقل التنقل والكثافة في ثقب طبقة النقل ،S-BA-SAMبعد العلاج ، ثقب الكثافة انخفضت .الرسم البيانيS39و

سمعاوقة كهربائية الطيفي(إيس)س تهمة نقل مركب مقاومة داخل الجهاز يتم تحليلها .S-BA-SAMالجهاز يظهر ارتفاع مقاومة المركبة .الرسم البياني5أو

سقياس زاوية الاتصال : تقييم perovskite السلائف فيسامالتبلل من سطح علاج يؤثر على التنوي ونمو الفيلم .الرسم البيانيS34و

سفي الموقع(في الموقع) UV-Visطيف الامتصاصPLطيف رصد التنوي والتبلور حركية perovskite رقيقة خلال تدور طلاءالرسم البياني2ب، جومنتدى

سوقت الطيران مطياف الكتلة ايون الثانوية(TOF-SIMS)س عمق توزيع العناصر في هيكل الجهاز تم تحليلها لدراسة الهجرة من العناصر في عملية الشيخوخة .الرسم البيانيS33و

ستحويل فورييه مطيافية الأشعة تحت الحمراء(FTIR)س تحليل .سامو perovskite السلائف الجزيئيةFAIالتفاعل بين الجزيئاتكما في الصورة2أومنتدى

الاستنتاج

وقد طور فريق البحثرواية ضعيفة حمض البوريك functionalized الذاتي تجميعها monomolecular طبقة(S-BA-SAM)فائدة نموذج يستخدم لتعديل فجوة واسعة من الخلايا الفرعية في جميع أنحاء perovskite مغلفة الخلايا الشمسية .نيوxثقب طبقة النقل واجهة .

النتائج الرئيسية هي كما يلي :

تحسين واجهة الاستقرارسS-BA-SAMمع .نيوxتشكيل السندات قوية وفعالةكبتنيوxتآكلأداء أفضل من الفوسفات التقليديةSAMs، وتعزيزنيوxسطحيفيلم تشكيل موحدتحسين واجهة التشكل والتغطية .

تحسين جودة الفيلم :واجهة تعديل يحسن إلى حد كبير عملية التبلور بيروفسكيت رقيقةتوزيع متجانس هاليدو .قمع photophotographic الانفصال، إلى حد كبير تحسين نوعية الفيلم وعلى ضوء الاستقرار .

تحسين نقل الناقل :واجهة الأمثل خصائص تسريع نقل الناقل ،الحد من فقدان مركب غير مشعفعالية إطالة عمر الناقل .

زيادة كبيرة في الكفاءة :فجوة واسعة تقاطع واحد البطارية مع تحسين واجهة طبقة .1 ف - 4رفع1 ف - 4بعد دمج الخلايا الشمسية مكدسة في كلا طرفي أكثر28.5٪ PCEسجل ممتازمنتدى

الاستقرار على المدى الطويل :الاستفادة من فجوة واسعةالبطاريةتحسينصفحجهاز عرضعملية الاستقرارفي1 شمسنقطة الطاقة القصوى تتبع500بعد ساعاتالحفاظ على الكفاءة الأولية90%فوقمنتدى

المراجع من طبيعة الاتصالات دو : 10.1038 / s41467-025-59515-6

هذه المقالة هي عن إنليتش guangyan التكنولوجيا المستخدمة في البحث العلمي تقاسم الأكاديمية إذا كان هناك أي انتهاك ، يرجى الكتابة واسمحوا لنا أن نعرف