الإنجازات البحثية و وجهات النظر

منفريق من أساتذة الجامعة الصينية في الخارجالقيادة ، نشرت في مجلةطبيعة الاتصالاتقموضوع المقالو … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .غشاء بوليمر رقيق جدا لتحسين استخراج الثقب وحجب الأيونات في الخلايا الشمسية البيروفسكيتو

تهدف إلى كفاءة عاليةn-i-pنوع الخلايا الشمسية بيروفسكيتعلى المدى الطويل خدمة الحياة المحدودةالمشكلة تنبع أساسا من بيروفسكيت مخدر مع ثقب طبقة النقل )HTLheterojunction فيايون ونشرها، والتي سوف تؤدي إلىHTLانخفاض الموصلية وفقدان بيروفسكيت المكونات . من أجل حل هذا التحدي الحاسم ، البروفيسور وينوع من رقيقة جدا7نانوبنوع البوليمر البيني )D18ومنتدى

سD18انتشار الليثيوم بروميد الأمونيوم ، formamidine واليود في طبقات تم قمعها بشكل فعال من قبل سامسونج طبقة وسيطة .منتدى

• D18تحسين بيروفسكيت/ HTLواجهة ، مما يسهل استخراج أكثر فعالية من الثقوب .منتدى

سعلى أساس هذا التصميم المبتكر ، perovskite الخلايا الشمسيةجاندام1 ف - 4شهادة1 ف - 4) كفاءة تحويل الطاقةمنطقة صغيرة من الجهاز1 ف - 4كفاءة ( مساحة كبيرة من الجهاز )منتدى

سهذا الجهاز يعمل بشكل مستمر في ظل نقطة الطاقة القصوى تتبع 1100 بعد ساعات ، لا يزالالحفاظ على الكفاءة الأولية1 ف - 4أظهرت تحسن ملحوظ في الاستقرار .

سعبرQFLSمستوى فيرمي تقسيم التحليلأكدVOCالزيادة لا يعزى فقط إلى انخفاض في nonradiation مركب ، ولكن أيضا إلىD18الطبقة الوسطى هو الأمثل للحصول على الطاقة الفرقة الترتيب .

فريق البحث

فريق البحث يأتي أساسا منالجامعة الصينية في الخارج，لوحات ويوشيه لى تشيانغالبروفيسور هو مشترك في هذه الدراسة .مقدم البلاغجامعة مدينة هونغ كونغأليكس ك. ي. جينالأساتذة والباحثين .

خلفية البحث

في مجال الخلايا الشمسية بيروفسكيتn-i-pوفيما يتعلق بالهيكل ، هناك عدد من الصعوبات والتحديات الهامة :

سالحياة العملية محدودةكفاءةn-i-pنوع perovskite الخلايا الشمسيةالحياة العملية محدودة نسبياأقلp-i-nنوع البطارية مستقرة .

سبيروفسكيت و ثقب طبقة النقل )HTLانتشار الأيوناتيؤديHTLانخفاض الموصلية وفقدان بيروفسكيت التكوين .

سمشتركHTLمادة سبيرو أوميتادهيكل رقيق وسمك كبيريحدث بسهولةيستعمل كعامل إشابة الضياعوعدم كفاية القدرة على عرقلة ايونمنتدى

سمن أجل تحسين الاستقراراستبدالسبيرو أوميتادقد يؤدي إلى انخفاض كبير في الكفاءة .

سبيروفسكيت المواد نفسهاالرابطة الأيونية خصائص شعرية لينة ، من السهل أن تحدث الهجرة الأيونيةالتآكلHTLالأقطاب الكهربائية .

سواجهة المواد الموجودة فيمن الصعب تحقيق التوازن بين قمع ايون ونشرها والحفاظ على كفاءة عالية استخراج الكهفمنتدى

حل

في ضوء ما سبق ذكرهn-i-pفي هذه الورقة ، الصعوبات والتحديات التي تواجه نوع جديد من الخلايا الشمسية بيروفسكيت وتناقش .إدراج رقيقةبنوع البوليمر البيني )D18والحل الأساسي . ويركز بشكل رئيسي على المجالات التالية :

سبناء طبقة الحاجز الأيوني :利用D18البوليمر في طبقات الكالسيوم والتيتانيوم وطبقات النقل الكهف )HTLأساساسبيرو أوميتادشكل بينرقيقة جدا7( نانو ) و فيلم كثيفمنتدىD18الهياكل الجزيئية البوليمر خاصةDTBT حلقة الاندماجوحدة قويةπ–πكومة، مما يساعد على تشكيل الفيلم أكثر إحكاما ، وبالتاليأيون في بيروفسكيت ( مثل الليثيوم بروميد الأمونيوم ، formamidine واليود الأيونات ) يمكن أن تكون فعالة في منعHTLنشرهذا الحاجز يمكن أن تحميHTLوفي الوقت نفسه ، يمكن أن تقلل من فقدان عنصر بيروفسكيت ، وبالتالي تحسين استقرار الجهاز .

سترتيب مستويات الطاقة واجهة الأمثل :بالإضافة إلى وظيفة حاجز أيون ،D18الطبقة الوسطى هي أيضا مصممة لتكون قادرة علىتحسين بيروفسكيتHTLترتيب مستويات الطاقة بينووجدت الدراسة أنD18و perovskite المتاخمةسبيرو أوميتادمباراة جيدة بين . من خلال إدخالD18نعمالحد من فقدان الطاقة في واجهة ، وتعزيز كفاءة استخراج الكهفمنتدى

ساعتماد عملية طلاء تدور الساخنة :من أجل ضمانD18طبقة وسطىالاكتناز و تغطية موحدة، اعتمد فريق البحثتدور عملية طلاء الساخنةإيداعD18فيلم . هذا الأسلوب يمكن أن تشكل أفضل واجهة الاتصال ، وتحسين تأثير أيون حجب ثقب كفاءة النقل .

ستحققD18سوقد أثبت فريق البحث من خلال التجربة ،D18فيالقدرة على تثبيط انتشار الأيونات هو أفضل بكثير من المعتاد البوليمرات .HTLالمواد ، مثلP3HTوPTAAويعزى ذلك إلىD18أقوى التفاعلات بين الجزيئات التي تجعل من الممكن تشكيل أكثر كثافة الأغشية الرقيقة .

عملية التجربة والخطوات

سإعداد المواد :

سفريق البحثالاصطناعيةكما المواد الرئيسية في الطبقة الوسطىD18البوليمرات

سإعدادغيرها من المواد اللازمة في الخلايا الشمسية بيروفسكيت ، مثل أملاح القصديرسنو 2طبقة النقل الإلكتروني )PbI2و الأملاح العضوية المختلفة ( المستخدمة في تشكيل بيروفسكيت ) .

سإعدادتركيزات مختلفة منD18الحل الذي يستخدم بعد ترسب الفيلم .

سإعداد الجهاز :

1. أولاحرية التنفيذترسب على الزجاج الركازةسنو 2طبقة النقل الإلكتروني

2. من خلالخطوة مزدوجة طريقة الحلفيسنو 2طبقةإعداد فيلم بيروفسكيت، واستخدامالوكالةإجراء المعالجة السطحية التخميلمنتدى

3. من أجل إدخالD18الطبقة الوسطى ، والباحثين سوفحارD18الحل هو rotatably المغلفة على التخميل بيروفسكيت الفيلم .وجدواباستخدام طلاء الحرارية الدوارة وتركيز مناسبD18الحل له تأثير كبير على تشكيل كثيفة وموحدةD18الطبقة الوسطى مهم جدالاحظوا أن الوزن الجزيئي مختلفةD18هناك فرق في الذوبان و film-forming . . . . . . .D18-ممتوسط الوزن الجزيئي كما واجهة المواد الرئيسية . كما أنها وجدت أنD18فمن السهل أن تجمع على البارد بيروفسكيت الفيلم .

4. فيD18طبقةتدور طلاءسبيرو أوميتادثقب طبقة النقلمنتدى

5. تبخير الذهب أو الفضةقطب كهربائي ، والانتهاء من إعداد الخلايا الشمسية الجهاز .

سدراسة تأثير حاجز أيوني :

○ التحققD18قدرة حاجز الأيونات ، صمم الباحثون تجربة لمراقبة PbBr2مع .FAIرد فعلمنتدى

سكانوا أول من وضع على الزجاج الركازة .رسوبيةPbBr2فيلم .منتدى

سثم ، في الجزءPbBr2فيلم علىتدور طلاء مع تركيزات مختلفةD18وP3HTوPTAAفيلم البوليمروعلى النقيض من ذلك .

سثم ، في هذه المواد المختلفةPbBr2فيلم علىتدور طلاءFAIحل .مراقبة ما إذا كان تغيير اللون يحدث . لاحظ التغطيةD18الPbBr2فيلمFAIتدور بعد الطلاءلا تغيير لون واضحعرضD18ايون ونشرها . وعلى النقيض من ذلك ، تتطلب تركيزات أعلىP3HTوPTAAمن أجل تحقيق تأثير مماثل .

سالباحثون أيضا استخدامإكسحيود الأشعة السينية(XRD)الكريستال هيكل هذه الأفلام تم تحليلها من قبلD18يمكن منعه في تركيز معينPbBr2وFAIبين ردود الفعل . كما درس تحت الإجهاد الحراريD18القدرة على عرقلة الأيونات المختلفة .

سD18تحليل خصائص الفيلم :

سإستعمالمجهر مسح بالإلكترون(سيم)لاحظD18في حالة تغطية سطح بيروفسكيت ، ثبت أنموحدة ومكثفةD18فيلم .منتدى

سإستعمالعالية الدقة المجهر الإلكتروني النافذ(HRTEM)قياسD18سمك الطبقة الوسطى7ناميو لاحظD18في اتصال وثيق مع بيروفسكيت الحبوب الحبوب الحدود . كما أكد في متابعةسبيروعملية الترسيب ، رقيقة جداD18الطبقة الوسطى لن يتم تدميرها .

سمن خلال سطح المحتملة المجهر(KPFM) توزيع سطح المحتملة بيروفسكيت تم تحليلها .D18يمكن تشكيلها مع سطح بيروفسكيتزي الاتصالمنتدى

نتائج البحوث وتوصيف

تقسيم مستوى فيرمي(تقسيم مستوى شبه فيرمي ، QFLS)فتح دائرة الجهد(فوك)

تقييم الخسائر غير الإشعاعية المعقدة وفهمD18تأثير الطبقة الوسطى على فتح دائرة الجهد .

الرسم البيانيثلاثي الأبعادعرض مجموعة التحكمD18مجموعة أجهزة القياسفوكوQFLSعرض مجموعة التحكم )التحكموD18مجموعة أجهزة الجهد الدائرة المفتوحة )VOCكفاءة الكم الضوئي )بلكيتقسيم مستوى فيرمي المحسوب )QFLS. لاD18مجموعة من الأجهزةQFLSمقارنة مع مجموعة التحكم20 ميفولتوقياسVOCرفع33 ميلو فولت مباراة . هذا يدل علىVOCويعزى هذا الارتفاع ليس فقط إلى انخفاض في الخسائر غير الإشعاعية المركبة ، ولكن أيضا إلىتحسين مستوى واجهة الترتيبذات الصلة .

إنليتشعلى وشك إطلاق العلامة التجارية الجديدةQFLSأداة قياس !

إنليتش QFLS-Maperيمكن في فترة قصيرة3بسرعة توليد مستوى فيرمي في الثانية )QFLSالصورة ، وليس في2بناء في غضون دقائقزائف J-Vمنحنى ، مما يتيح لك بسهولة السيطرة على كفاءة المواد النظرية الحد الأقصى وعدم الإشعاع مركب خسارة . ليس فقط دعم قياسiVOCوPLالصوربلكيوفي الوقت نفسه ، يمكن أن تساعد الباحثين على تحليل وتحسين أداء الخلايا الشمسية وغيرها من المكونات الكهروضوئية المتقدمة بدقة . مشاهدة لنا للحصول على مزيد من المعلومات! يا إلهي

2. الكثافة الحالية-الجهد الكهربائي(ج-ف)منحنى

استخدم فريق البحثEnliTechالAAAضوء الشمس محاكاةSS-Xحمل جي - فيقياس المنحنياتتقييم معايير الأداء الأساسية من الخلايا الشمسية

الرسم البياني4 أمقارنة مع مجموعة التحكمD18مجموعة صغيرة من الخلايا الشمسية بيروفسكيتجي - فيمنحنى ، بما في ذلك عكس المسح الضوئي إلى الأمام المسح الضوئي . عرضD18طبقة وسطى بعد الأمثلD18مجموعة من الأجهزة الصغيرة 1 ف - 4عكس المسح الضوئي1 ف - 4( إلى الأمام المسح الضوئي ) كفاءة تحويل الطاقة ، عامل شغل من1 ف - 4رفع1 ف - 4، فتح دائرة الجهد من1.152 فولترفع1.185 فولت，وبالتالي فإن الكفاءة الشاملة هو تحسين .

سالرسم البياني4جعرض مساحة كبيرة(1 سم مربع)perovskite الخلايا الشمسيةجي - فيمنحنى ، مقارنة مع مجموعة التحكمD18مجموعة . حتى في المناطق الكبيرة ، واستخدامD18طبقة وسطى الأجهزة لا تزال تظهر كفاءة عالية .

3. كفاءة الكم الخارجي(الكفاءة الكمية الخارجية، EQE)

استخدام فريق البحثEnliTechالEQEالنظامQE-R，استجابة الخلايا الشمسية تحت أشعة مختلفة الطول الموجي هو قياس كثافة تيار القصر(JSC)منتدى

الرسم البيانيS 23سمقارنة مع مجموعة التحكمD18كفاءة الكم الخارجي من الخلايا الشمسية بيروفسكيت )EQEالطيف . في كامل نطاق امتصاص الضوء المرئي ،D18مجموعة من الأجهزةEQEبالمقارنة مع مجموعة التحكم . نقاطEQEدائرة كهربائية قصيرة الكثافة الحاليةجي - فيالقيم المقاسة في منحنى تتزامن مع بعضها البعض .

نتائج البحث :D18جزءا لا يتجزأ من دائرة كهربائية قصيرة الكثافة الحالية 25.86 ميلا أمبير سمماذا ؟25 معجي - فيمنحنى النتائج متسقة .

خصائص أخرى

سإكسحيود الأشعة السينية(XRD)س

الكريستال هيكل المرحلة نقاء بيروفسكيت رقيقة تم تحليلها ، وتدهور الجهاز تحت الإجهاد الحراري تم تقييمها . كما تستخدم في تقييمD18ايون عرقلة تأثير . تأكيد النتائجD18الطبقة الوسطى يمكن أن تمنع بشكل فعال بيروفسكيت التحلل تحت الإجهاد الحراري .و في تركيز معينردعPbBr2وFAIتفاعل التبادل الأيونيمنتدىالرسم البياني1جالرسم البياني2بالرسم البيانيS 10و

سوقت الطيران مطياف الكتلة ايون الثانوية(ToF-SIMS)س

توزيع العناصر في طبقة الجهاز تم تحليلها و الهجرة سلوك الأيونات في عملية الشيخوخة تم دراستها . وتظهر النتائج أن تحت الإجهاد الحراري ،بيروفسكيت في السيطرة على المجموعةأنا-وFAسايون اتجاه واضحسبيرو أوميتادنشر طبقةوD18الهجرة من الأيونات في مجموعة من الأجهزة بشكل ملحوظ قمعها .منتدىالرسم البياني2هـو2والرسم البيانيS 13و

سالذرات(PL)time-resolved الذرات ، TL( TRPL )س

الناقل حركية بينية تهمة نقل كفاءة بيروفسكيت تم دراستها . عرضD18بعد الطبقة الوسطى ،exciton مجمع بيروفسكيت هو قمعها بشكل فعال ، تهمة الانفصال واستخراج الكفاءة المحسنة .منتدىالرسم البياني3 أالرسم البياني3بالرسم البيانيS 19و

سكلفن مجهر القوة(KPFM)س

قياسHTLسطح المحتملة ، بعد تقييم الشيخوخةHTLتغيير وظيفة العمل . بعد الشيخوخةمجموعة مراقبة الجهازسبيرو أوميتادسطح المحتملة انخفضت بشكل ملحوظ ، وظيفة العمل انخفضت بشكل ملحوظ .وD18مجموعة من الأجهزةسبيرو أوميتادسطح المحتملة وظيفة العمل تختلف قليلا . الرسم البيانيساعتينو2طو

سمجهر مسح بالإلكترون(سيم)س

مورفولوجيا سطح الفيلم عبر قسم هيكل الجهاز لوحظ . تأكيد الصورةD18طبقة وسطى يمكن أن تشكل كثافة الفيلم ، والتي يمكن أن تغطي سطح بيروفسكيت بفعالية وحماية بيروفسكيت التشكل بعد الشيخوخة . الرسم البياني2Dالرسم البيانيS5و

الاستنتاج

هذه الدراسة نجحت فيn-i-pبيروفسكيت نوع الخلايا الشمسيةرقيقD18البوليمر البينيةهذا التصميم المبتكر يحقق تقدما ملحوظا :

سزيادة كبيرة في استقرار الخلايا الشمسيةسD18الطبقة الوسطى بكفاءةالكالسيوم والتيتانيوم طبقة ثقب طبقة النقل(HTL)ايون ونشرهاوبالتالي حماية بيروفسكيتHTLخالية من التدهور . التجربة تثبت أنD18طبقة وسطى الأجهزة , UseD18الجهاز يمكن الحفاظ على كفاءة أعلى في ظل ظروف الإضاءة المستمرة وارتفاع درجة الحرارة .

ستحسين كفاءة تحويل الطاقةسD18طبقة وسطىبيروفسكيت وHTLترتيب مستويات الطاقة بينهذا الأسلوب يمكن أن تعزز فعالية استخراج الكهف ، والحد من فقدان الطاقة واجهة . في نهاية المطاف ، الخلايا الشمسية المصنعة من قبل فريق البحثجاندام26.39 % )معتمدة26.17 % )كفاءة تحويل الطاقةمساحة كبيرة(1سنتيمتر مربعوكفاءة الجهاز أيضا1 ف - 4منتدى

المراجع من طبيعة الاتصالات دوي : 10.1038 / s41467-024-55329-0

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