خلفية البحث و التحدي

بيروفسكيتومغلفة السيليكون الخلايا الشمسية أصبحت مرشحا هاما للجيل القادم من التكنولوجيا الضوئية لأنها يمكن أن كسر من خلال الحد من كفاءة الخلايا الشمسية مفرق واحد . . . . . . . ولا سيما في تصنيع الركيزة السيليكون محكم ، هذه التكنولوجيا تظهر قدرة ممتازة التقاط الضوء ، وفعالية التكاليف ، وحسن التصنيع المقدمة . غير أن تسويقها لا يزال يواجه اختناقات تكنولوجية رئيسية :

التحدي الرئيسي 1 : الاستقرار في عملية تصنيع رقيقة

• خلط مرحلتين التبخر-على الرغم من أن الحل طريقة الترسيب يمكن تحقيق الربط امتثالي مع نسيج السيليكون الركيزة~ 150 درجة مئويةالرطوبة العالية )~ 40٪ RH( الهواء الصلب في البيئة

• هذا الشرط يؤدي إلى تدهور خطير بيروفسكيت الفيلم بسبب ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة .

التحدي الرئيسي الثاني :بي بي آي₂الآثار السلبية من المنتجات

• الإفراط في إنتاج رقيقة التحللبي بي آي₂تشكيل قناة أيون الهجرة وتسريع تدهور الجهاز

• ما هو أكثر من ذلك ، فإنه يؤدي إلى واجهة الناقل إعادة التركيب ، مما يؤدي إلى تدهور كفاءة واستقرار الجهاز .

هذه عملية الاستقرار المشاكل وما يترتب على ذلك من تدهور الأداء ،بيروفسكيت مقيدة بشدةوعلى المدى الطويل الاستقرار والمتانة من السيليكون مغلفة الخلايا تصبح عقبة رئيسية أمام الإنتاج الصناعي على نطاق واسع .منتدى

فريق البحث و النتائج الهامة

الدراسة تتكون منالبروفيسور تان hairen البروفيسور كونغ wenchi الدولة الرئيسية مختبر الحالة الصلبة المجهرية ، جامعة نانجينغالقيادة المشتركة ، نشرت في مجلةو … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .رسائل الطاقة ACSقفريق البحث بنجاح حل بيروفسكيتوالمشكلة الأساسية في عملية التصنيع من السيليكون مغلفة البطارية :التحلل من الأفلام رقيقة من الصلب في درجة حرارة عالية ورطوبة عالية في الهواء مختلطة خطوتين ترسببي بي آي₂مشكلة ثانوية .

الشكل 4د

مفتاح الابتكار في الفريقعرضDMPESIمسعور طبقة التغليف الداخليالتحلل من سطح بيروفسكيت خلال عملية الصلب هو قمعها بشكل فعال ، وفي الوقت نفسه ، فإن معدل إعادة التركيب غير الإشعاعي هو تقلص إلى حد كبير ، ونوعية نمو البلورات هو الأمثل ، وبالتالي فتح دائرة الجهد وملء عامل من الجهاز هو تحسين . هذا هوDMPESIالهجين التبخر تطبيقها بنجاح على نسيج ركائز-هذا الاختراع يوسع مجال التطبيق من جزيء .

فريق إعداد القوام الصناعية بيروفسكيتومغلفة السيليكون الخلايا تصل إلى1 ف - 4كفاءة التحويلفي اختبار الاستقرار على المدى الطويل ، بعد1800الحفاظ على الكفاءة الأولية بعد ساعة ماكس باور بوينت تتبع اختبار .4%，723الحفاظ على الكفاءة الأولية بعد ساعة اختبار الحرارة الرطبة80%هذه البيانات هي أعلى بكثير من تلك التي في السيطرة على المجموعة ، مما يدل على أن هذه الطريقة فعالة في تحسين الاستقرار والمتانة من الجهاز . هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون مناسبة لإعداد بيئة عالية الرطوبة ، وإرساء أساس متين على نطاق واسع الإنتاج الصناعي منخفضة التكلفة .

الخطوات العملية التجريبية

الشكل 1 أ

كفاءة عالية ومستقرة بيروفسكيت أعدته رقيقة ترسب المواد المضافة الاستراتيجية .ومغلفة السيليكون الخلايا الشمسية . وفيما يلي الخطوات التجريبية الرئيسية :

م . الركيزة الركيزة إعداد وبناء البطارية: سيليكون heterojunction باستخدام القوام الصناعية(SHJ)أسفل البطارية بمثابة الركيزة . من أجل إعداد بطارية مغلفة ، أول4رقاقة السيليكون الليزر قطع2.5 × 2.5 سم مربعالبعد ، ثم المضي قدما200 درجة مئويةمن أجل إصلاح الضرر الاخرق . ثم الاخرق على الركيزة السيليكون20الإنديوم أكسيد القصدير(إيتو)كما مركب مفرق طبقة .

م . خطوتين طريقة ترسيب طبقة من الكالسيوم والتيتانيومإعداد : بيروفسكيت رقيقةخلط مرحلتين التبخر-الحل طريقة الترسيبمنتدى

أو تشكيل هيكل عظمي غير العضويةأولا ، من خلال التبخير الحراري ، الركيزة تتبخر معاPbI2وCsBrتشكيل540نانو سميكة غير العضوية هيكل عظمي طبقة .

أو تدور طلاء محلول الملح العضويDMPESIإضافة .بعد ذلك ، تحتوي على السلائف بيروفسكيت(مثلFA0.8Cs0.2Pb (I0.8Br0.2))محلول ملح عضويمفتاح مثبت. . . ـDMPESIتدور على شكل فيلم غير العضوية . هذاDMPESIالمضافات تلعب دورا رئيسيا في الحل .PbI2رد فعل على شكل مسعور التعبئة الداخلية طبقة .

أو قبل الصلب مع الهواء الصلب :تدور بعد الفيلم سوف يكون أول90 درجة مئويةقبل الصلب في بيئة النيتروجين . مفتاح الهواء الصلب ثم يتم تنفيذ الخطوات .150 درجة مئويةاتفاق سلام45%الرطوبة النسبية ( أو في ارتفاع الرطوبة اختبار )60%الرطوبة النسبية20دقيقة . هذه الخطوة هيDMPESIتشكيل طبقة واقية هو المفتاح لمنع بيروفسكيت التحلل .

م . الطبقة العليا و ترسب الكهربائيبعد الانتهاء من إعداد calcitinite طبقة ، طبقة النقل الإلكتروني و الكهربائي يمكن أن تودع في التسلسل .

أو بالنسبة unijunction بيروفسكيت الخلايا الشمسية الحرارية التبخر20نانوC60ترسب طبقة الذرية(ALD) 15نانوسنو 2منتدى

أو مغلفة الخلايا الشمسيةC60بعد طبقة ، الاخرق50نانوإيتومنتدى

أو وأخيرا ، تبخر الفضة الحرارية(Ag)كما أعلى القطب ( خلية مفرق واحد150نانو ، مغلفة بطارية400نامي

م . إعداد طبقة مضادة للانعكاس(بطارية مغلفةومن أجل زيادة تحسين القدرة على التقاط الضوء من البطارية مغلفة ، في نهاية المطاف سوف تتبخر حراريا على سطحه .100نانوMgF₂كما المضادة للانعكاس طبقة .

طريقة التمثيل و النتيجة

تقسيم مستوى فيرمي(تقسيم مستوى شبه فيرمي ، QFLS)

تقييم مدى الضرر الناجم عن الإشعاع غير مركب و عيب التخميل في بيروفسكيت الأفلام .QFLSرفع الجهد الدائرة المفتوحة من الأجهزة المرتبطة مباشرةVOCتحسين . اعتماد405 نانومترمن خلال إدخال الألياف البصرية جزءا لا يتجزأ من نظام قياس المجال ، كثافة الليزر هو تعديل على1 الشمسالكم العائد من الذرات تم قياسها .

DMPESIتجهيز يعزز إلى حد كبير هيكل كل طبقةQFLSالقيمةالكالسيوم والتيتانيوم أوريبودي المواد الرئيسيةVOCمصادر الخسارة التي تم الحصول عليها بعد العلاجتحسن واضحمنتدىDMPESIسطح التحلل في الهواء الصلب هو قمعها بشكل فعال .الحد من واجهة غير التركيب الإشعاعيبيروفسكيت/ C60واجهةVOCالخسارة انخفضت تبعا لذلك . perovskite نقية رقيقةHTL/بيروفسكيتHTL/بيروفسكيت/ ETLمنهجية المقارنة بين ثلاثة أنواع من كومة هيكلDMPESIالعلاج يسلك ممتازة عيب التخميل القدرة في كل واجهة .

الشكل 3 دعرض مختلف هياكل كومةQFLSقيمة المقارنة .DMPESIمجموعة العلاج في نقية بيروفسكيتHTL/بيروفسكيتHTL/بيروفسكيت/ ETLواجهة كل طبقةQFLSالنتائج التجريبية تبين أن الجهاز هو أعلى بكثير من السيطرة على المجموعة ، مما يدل على تأثير مرئي على تثبيط الإشعاع غير الخسارة .VOCسبب الصعود .

ضوء آخر نشر العلم والتكنولوجيا يانQFLS-خرائطتحليل المواد المحتملة الحد الأعلى !

Enlitech QFLS-مالكلتسمح لكتنافسية1 / 5ميزة التكلفةيمكن الحصول عليهارسم الخرائط QFLSمع .QFLSالتصويرعرض واضح شبه متر مستوى التوزيع المكاني ، حتى أن نوعية المواد في لمحة !

تتبع ديناميات لدينا ، والحصول على أولمعلومات تقنية جديدة !

جريدة الكم العائد(إيكيل)

وعلاوة على ذلك ، شبه فيرمي تقسيم مستوى الطاقة في الخلايا الشمسية مفرق واحد كميا وتحليلها . إستعمالكيثلي 2450مصدر الجهد وحدة قياس يوفر كثافة التيار المستمر الذي يقيس الفوتونات المنبعثة في كل اتجاه من الجهاز من خلال دمج المجال ومعايرة مطياف .

DMPESIالعلاج يحسن إلى حد كبير electroluminescence التناوبما يعادل1 الشمسالتناظرية الكثافة الحالية ،DMPESIتجهيز مجموعة من الأجهزةإيكيلدادا1 ف - 4أفضل بكثير من السيطرة على المجموعة1 ف - 4المراسلاتVOCالخسارة هي على التوالي142 ميلو فولتو170 ميلو فولتوDMPESIتجهيز مجموعةVOCالحد من الخسائر28 ميلو فولتوتظهر النتائج أنDMPESIمن خلال قمع سطح التحلل وتحسين عملية التبلور ، أفضل نوعية بيروفسكيت وانخفاض nonradiative التركيب يمكن أن تتحقق ، وبالتالي تحسين فعالية فتح دائرة الجهد من الجهاز .

الشكل 3هـعرض مجموعة التحكمDMPESIمجموعة العلاج بيروفسكيت الجهازإيلالطيفية المقارنة .DMPESIتجهيز مجموعةإيلقوة أعلى بكثير من السيطرة على المجموعة ، مما يدل على قوةDMPESIهذا الاختراع يمكن أن تمنع بشكل فعال nonradiation التركيب ، وجعل المزيد من الناقلين تألق في شكل مركب من الإشعاع ، عرض ممتاز الناقل الجودة .

الكثافة الحالية-الجهد الكهربائي(ج-ف)قياس منحنى

تقييم أداء الخلايا الشمسية الضوئية المعلمات ، مفرق واحد الخلايا المستخدمة في النيتروجين ملء القفازاتكيثلي 2400قياس ، مغلفة البطاريةكيثلي 2450مصدر الجهد وحدة قياسEnliTech SS-X 3 أضوء الشمس محاكاةقياس الإشعاع في الهواء .

DMPESIالتعامل مع تحسن كبير في أداء الجهاز: الكفاءة المثلى من مفرق واحد بيروفسكيت البطارية تصل إلى1 ف - 4( أ )VOC = 1.227 فولتوJSC = 21.0 مA سم^-2وFF = 82.4 في المائةالمجموعة الضابطة فقط20%إلى الأمام مسح تقريبا أيجي - فيالتباطؤ .

الصناعية الملمس بيروفسكيتوتحقيق اختراقات في السيليكون مغلفة الخلايا1 ف - 4كفاءة المختبرات1 ف - 4كفاءة التوثيقمقارنة مع مجموعة التحكم1 ف - 4زيادة الكفاءة المطلقة1%وVOCتحسين40 ميلو فولتوFFرفع بالقرب من2%التحليل الإحصائي يظهرDMPESIمتوسط كفاءة تعديل الخلايا مغلفة هو أعلى من ذلك في السيطرة على المجموعة .1.2%منتدى

الشكل 3(أ)أفضل عرض مفرق واحد بيروفسكيت البطاريةجي - فيمنحنى المقارنة .DMPESIتجهيز مجموعة من الأجهزة أفضل شكل المنحنى ، إلى الأمام والخلف مسح التباطؤ ظاهرة تقلص إلى حد كبير ، مما يدل على استقرار الأداء والكفاءة .

الشكل 4دعرض أفضل بطارية مغلفةجي - فيمنحنى كفاءة التوزيع .DMPESIمنحنى مجموعة العلاج هو أفضل بكثير من السيطرة على المجموعة ، ولا سيما في فتح دائرة الجهد وملء عامل .30متوسط كفاءة تجهيز مجموعة عرض زيادة كبيرة و توزيع البيانات هو أكثر تركيزا .

كفاءة الكم الخارجي(EQE)

قياس الفوتونات من البطارية في أطوال موجية مختلفة-الإلكترون كفاءة التحويل و photocurrent الكثافة المحسوبة . واحد مفرق البطارية المستخدمة في الهواء مع قفل في مكبر للصوتالكميةنظام القياس ، مكدسة البطارية باستخدام الطول الموجي850 نانومتر( أسفل البطارية )460 نانومترسطوع عالية ( أعلى البطارية )الصمامالتحيز ضوء التحيز الإضاءة القياسات .

DMPESIالعلاج لتحسين استجابة طيفية مميزة: واحدة مفرق بيروفسكيت البطارية المتوسطة ،DMPESIتجهيز مجموعة متكاملة photocurrent الكثافة21.30 ميلا أمبير سم^-2متفوقة على مجموعة التحكم21.19 ميلا أمبير سم^-2بطارية مغلفة مع أعلى من البطارية الفرعية بيروفسكيتSHJالكثافة الحالية المتكاملة أسفل البطارية20.67و20.25 ميلا أمبير سم^-2عالية الكثافة الحالية تصميم أعلى subbatteries يهدف إلى إدخال عدم تطابق الحالية لتحسين الأداء والاستقرار التشغيلي من التراص الأجهزة .

على نسيج الركيزة ،DMPESIتجهيز الجهاز550 نانومترالعصابات التالية تظهر استجابة أعلى عموما بسبب التحلل السطحيبي بي آي₂الحد من امتصاص الطفيليةمنتدى

الشكل 3 جمفرق واحد بيروفسكيت البطاريةEQEمنحنى المقارنة .DMPESIمجموعة العلاج يظهر تحسن في الاستجابة الطيفية ، وخاصة في منطقة الطول الموجي القصير .الشركة المشتركةقيمة المباريات .

الشكل 4 وDMPESIتجهيز جهاز مغلفةEQEالمنحنى الذي يحتوي على أعلى بيروفسكيت والرد على subcell السيليكون في القاع . اثنين من البطارياتEQEمنحنيات تتداخل بشكل جيد و أداء ممتاز في امتصاص كل المناطق ، مما يدل على فعالية ممتازة الطيفية التوزيع الحالي مطابقة .

نقطة الطاقة القصوى تتبع(MPPT) /الاستقرار التشغيلي(ISOS-L-1)

تقييم الاستقرار على المدى الطويل من الجهاز في محاكاة أشعة الشمس . في الهواء المحيط )30-50%الرطوبة النسبيةالصماممحاكاة العرضAM1.5Gالإضاءة القياسية )100 ميجاواط سم^-2جهاز درجة حرارة التشغيل35 درجة مئويةدرجة الحرارة المحيطة25 درجة مئويةاختبار جهاز التعبئة والتغليف دون التبريد النشط .

DMPESIالتعامل مع زيادة كبيرة في الاستقرار التشغيلي على المدى الطويلبعدDMPESIتعديل جهاز مغلفة1800ساعة .MPPTالحفاظ على الكفاءة الأولية بعد الاختبار4%جهاز التحكم فقط في890تتحلل بسرعة إلى الكفاءة الأولية5%تظهر اختلافات كبيرة في الأداء .

الشكل 4 زعرض مغلفة الأجهزة فيAM1.5Gكامل الطيف محاكاة أشعة الشمسMPPتتبع النتائج .DMPESIكفاءة مجموعة العلاج هو أبطأ بكثير من السيطرة على المجموعة مع مرور الوقت ، مما يدل على الاستقرار التشغيلي .

اختبار الحرارة الرطبة(حرارة رطبة) /الاستقرار على المدى الطويل(ISOS-D-3)

تقييم الاستقرار على المدى الطويل من الجهاز في درجة حرارة عالية ورطوبة عالية البيئة . حزمة مكدسة الجهاز يوضع في بيئة اختبار مربع للحفاظ على ثابت85 درجة مئويةدرجة الحرارة85%الرطوبة النسبية تتجاوز800ساعة ، وقياس الأداء بشكل دوري30بعد دقائق من التبريد

DMPESIالعلاج يظهر ممتازة مقاومة الرطوبة والحرارةبعدDMPESIتعديل الجهاز مغلفة723الحفاظ على الكفاءة الأولية بعد ساعة اختبار الحرارة الرطبة80%متانة الأداء المتميز . جهاز التحكم334تدهور الأداء الأولي7%عرضDMPESIتأثير الحماية في بيئة قاسية .

الشكل 4 حعرض جهاز التعبئة والتغليف85 درجة مئوية / 85٪ RHنتائج اختبار الاستقرار على المدى الطويل في الظلام .DMPESIمجموعة العلاج أظهرت أبطأ كفاءة التوهين في ارتفاع الرطوبة والحرارة والبيئة ، مما يؤكد متانة ممتازة الأداء .

خصائص أخرى

إكسحيود الأشعة السينية(XRD)

مرحلة تكوين بلورة نوعية بيروفسكيت الأفلام تتميز .DMPESIتركيز أكثر من3 ملغ / ملعندماستشكيل1D DMPESPbI₃في إطار تمديد الصلب وارتفاع الرطوبة التعرضبي بي آي₂إنتاج كمية صغيرة ، في حين أن السيطرة على المجموعة زيادة كبيرة .(الشكل 1 ب)

مجهر مسح بالإلكترون(سيم)

مورفولوجيا و حجم الحبوب من الأفلام كما لوحظ .DMPESIفي عملية الصلب ، تعامل الأفلام فقط متحللة قليلا و نمت بشكل كبير مع الحبوب ، مما يدل على شكل أكثر تجانسا و أكبر الحبوب على نسيج الركيزة ، في حين أن السيطرة على المجموعة شهدت تدهور شديد في السطح .(الشكل 2 أ)

إكسالأشعة السينية الضوئية الطيفي(XPS)

تأكيدDMPESIمقدمة الجزيئيةPb-Iإعادة تشكيل الروابط الكيميائية البيئية .S 2 بطيفي166.0 إيفولتإشارة تأكيدDMPESIمقدمةPb 4 فوأنا 3Dانخفاض مستوى الطاقة الأساسية ملزمة1DهيكلPb-Iزيادة طول المفتاح .(الشكل 1 د - هـ)

وقت الطيران مطياف الكتلة ايون الثانوية(TOF-SIMS)

استكشافيةDMPESIالتوزيع المكاني في الفيلم . الاضافه تتركز أساسا على السطح السفلي من الفيلم ، والتي يمكن أن تكون مهملة في الجسم الحي .(الشكل 1 و)

الوقت حل الذرات( TRPL )

قياس عمر الناقل لتقييم معدل إعادة التركيب غير الإشعاعي .DMPESIتجهيز الفيلم الناقل الحياة لفترات طويلة إلى حد كبير1045.0 نسمجموعة مراقبة515.8 نسوقد ثبت أن تكون فعالة في الحد من معدل الإشعاع غير التركيب .(F)شكل 2F)

الأشعة فوق البنفسجية-مرئي(الأشعة فوق البنفسجية)طيف الامتصاص

قياس خصائص امتصاص البصرية ذات فجوة الحزمة .تاوكعرض الرسم البيانيDMPESIإدخال أي تغييرات كبيرة في فجوة الفيلم )مثلاًق1.67 إيفولت. لا(الشكل 2 د)

قياس زاوية الاتصال

تحققDMPESIبعد العلاج ، hydrophobicity الفيلم هو تعزيز . إن hydrophobicity من الأفلام التي تم الحصول عليها عن طريق المعالجة الحرارية في الهواء قبل الصلب الصلب المرحلة .(الشكل S9)

استقرار انتاج الطاقة(SPO)

جهاز قياس الطاقة مستقرة على المدى الطويل عملية مستمرة .DMPESIتنفيذ تجهيز جهاز مغلفة1 ف - 4استقرار انتاج الطاقة .(الشكل 4 هـ)

صور : .والصور الرقمية

بصريا عرض المظهر المادي و الرطوبة التعرض وتدهور الجهاز .80٪ RHاختبارDMPESIمجموعة العلاج الحفاظ على سلامة اللون الأصلي لفترة طويلة .48في غضون 24 ساعة ، الأصفر التحلل نقطة واضحة و منطقة واسعة من التدهور .(الشكل 2 ز)

الاستنتاج

فريق البحث من خلال إدخالDMPESIمسعور المضافةحل بيروفسكيت بنجاحوالتكنولوجيا الأساسية من عنق الزجاجة في عملية التصنيع من السيليكون مغلفة بطارية تم الحصول عليها .

DMPESIالجزيئيةبي بي آي₂تشكيل رد فعل1D DMPESPbI₃بيروفسكيت شكلت طبقة واقية في واجهة ، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال فيلم التحلل في الهواء الصلب . هذه الآلية تشجع على تشكيل أكبر الحبوب ، ويقلل من كثافة عيب ، ويحسن بشكل كبير من عمر الناقل )1045.0 نس مقابل 515.8 نساستقرار الفيلم في درجة حرارة عالية ورطوبة عالية البيئة هو تحسين .

تحقيق اختراقات كبيرة في أداء الجهاز: مفرق واحد بيروفسكيت كفاءة البطارية تصل إلى1 ف - 4بالكادجي - فيالتباطؤ .الصناعية الملمس بيروفسكيتومغلفة السيليكون الخلايا1 ف - 4سجل كفاءة المختبرات1 ف - 4كفاءة التوثيقمقارنة مع المجموعة الضابطة ، الكفاءة المطلقة1%وVOCتحسين40 ميلو فولتوFFرفع بالقرب من2%منتدى

الاستقرار على المدى الطويل الأداء: مغلفة الأجهزة في1800ساعة .MPPTالحفاظ على الكفاءة الأولية بعد الاختبار4%，723الحفاظ على الحرارة الرطبة بعد ساعة من الاختبار80%كفاءة أعلى بكثير من السيطرة على المجموعة . على نسيج الركيزة ،DMPESIاستجابة طيفية من تجهيز الجهاز هو أفضل في الطول الموجي القصير في المنطقة .بي بي آي₂امتصاص الطفيلية انخفضت بشكل فعال .

هذا البحث يوفر الأساس لتصنيع بيروفسكيتوالسيليكون مغلفة الخلايا الشمسية توفر مسار التقنية الممكنة ،جنبا إلى جنب مع تسجيل عالية الكفاءة والاستقرار على المدى الطويل ، فإنه يضع أساسا متينا لتسويق بطاريات مغلفةمنتدى

إشارة من رابطة الدول المستقلة رسائل الطاقة دوي : 10.1021 / acsenergylett.5c01010

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