صعوبات وتحديات البحث

القائمة عالية الكفاءة تهمة انتقائية الاتصال طبقات ( مثل التجميع monomolecular طبقات ،SAMsمعظم الخلايا الشمسية ذات فجوة الحزمة الضيقة perovskite الأمثل ، مع خصائص النظام لا فجوة واسعة )المجموعةبيروفسكيت تصميم . هذا النوع من واجهة مستوى الطاقة فمنها يؤدي إلى خطورة الإشعاع غير التركيب ، مما يؤدي مباشرة إلى فقدان الجهد الدائرة المفتوحة وانخفاض عامل شغل ، مما يحد بشكل خطير من كفاءة تحويل الطاقة من الجهاز .

التحدي الرئيسي في هذه الدراسة هو كيفية منهجيةتنظيم دقيقسامأمر الطاقةجعله معالمجموعةطبقة من الكالسيوم والتيتانيومأفضل مباراةوهكذاالحد من فقدان واجهة المركبة ، وتحسين كفاءة الاستخراج من تهمةتحسينالمجموعةperovskite subbattery مغلفة البطارية .

فريق البحث والنشر

هذا اختراق البحث يتكون منالبروفيسور شيويه جينغ جينغديرين يانغ教授القيادة المشتركة ، ونشرت نتائج البحث في المجلات الأكاديمية الدولية المرموقة طبيعة الاتصالاتوقد أظهر الفريق كيفية استخدامبفعل تأثيرتنظيم دقيق ومنهجيSAMsوبناء على ذلك ، عالية الأداءالمجموعةبيروفسكيت خلية مفرقسجل كفاءة بيروفسكيت/ TOPConمغلفة البطاريةمنتدى

الإنجازات البحثية و وجهات النظر

ل الابتكار الأساسية : النجاح في استخدام " الناجم عن تأثير " في التركيب الجزيئي(تأثير استقرائي)التنظيم الذاتي تجميعها monolayers بدقة ومنهجية .(SAMs)مستوى الطاقةمنتدى

ل تحقيقSAMsالنظام الأمثل لتتناسب مع فجوة واسعة(WBG)متطلبات البطارية بيروفسكيتكفاءة عنق الزجاجة بسبب عدم تطابق الطاقة يتم حلها .

ل ثبت أن تحتوي على مجموعة قوية من المانحين الإلكترونPyAA-MeO سامأفضل مستوى الطاقة واجهة المحاذاةومن الواضح أن تعزيز استخراج حفرة ، والحد بشكل كبير من فقدان الإشعاع غير مركب .

ل إعداد عالية الكفاءةالمجموعةبيروفسكيت مفرق واحد البطارية ، كفاءة تحويل الطاقة(PCE)تصل إلى أعلى1 ف - 4، ولها دائرة مفتوحة عالية الجهد(VOC)عامل شغل(FF)منتدى

ل الجهاز يظهر الاستقرار ممتازةفي ضوء الإجهاد الحراري ، أقصى قدر من الطاقة نقطة تتبع وغيرها من تسارع الشيخوخة اختبار الأداء المتميز .

ل على أساس التحسينSAMsكفاءة عالية بيروفسكيت تم بناؤها بنجاح ./ TOPConمغلفة البطارية ، أدرك1 ف - 4كفاءة تحويل الطاقة(شهادة الطرف الثالث30.9 في المائة )منتدى

ل من خلال تحليلبلكيونتيجة لذلك ، تم استخراج كميةشبه فيرمي تقسيم النظام(QFLS)كسبوPyAA - ميودمجبيروفسكيت الأفلام تظهرماكسQFLSمكسب(48.1 ميفولت)مع أعلى مستوى لوحظ في الأجهزة الضوئيةVOCمفاغرة الأداءمما يعكس انخفاض غير الإشعاع مركب خسارة .منتدى

ل كفاءة هذه البطارية مغلفة/ TOPConواحدة من كفاءة عالية في بطاريات مغلفةمنتدى

الشكل 4هـ

عملية التجربة والخطوات

الشكل 1ب

التصميم الجزيئي والتوليف فريق البحث بتصميم وتجميع سلسلة منسامالجزيئات ، بما في ذلكPyAAوPyAA-BrوPyAA-MeوPyAA - ميوكل جزيء لديه مجموعة وظيفية مختلفة مع الخصائص الإلكترونية .

SAMsإعداد الفيلم الاصطناعيةسامجزيء يذوب في مذيب معين . . . . . . .إيتوجزيء واحد من الفيلم المودعة على ركيزة ، ثم صلب العلاج تتم لتحقيق الاستقرار في الفيلم هيكل .

إعداد فيلم بيروفسكيت فيSAMsتعديلإيتوبيروفسكيت السلائف الحل مع فجوة واسعة مستعدة على الركيزة ، بيروفسكيت الفيلم المودعة من قبل تدور الطلاء المضادة المذيبات تقنية المعالجة ، ثم صلب تتم المعالجة .

إعداد مفرق واحد الخلايا الشمسية أخذSAMsتعديلإيتوالكالسيوم والتيتانيوم إيداع طبقة في التسلسل ، ثم نقل الإلكترون طبقة المودعة من خلال التبخر الحراري .ليفوC60وBCPو قطب الفضة ، والانتهاء من هيكل مقلوب من مفرق واحد بيروفسكيت الخلايا الشمسية .

إعداد الخلايا الشمسية مغلفة الأمثل فجوة واسعة perovskite البطارية الفرعيةPyAA - ميوالاندماج في التسويقتوبكونالكريستال السليكون الخلايا الفرعية . فيتوبكونمتتابعة ترسب على الركيزة السيليكوننيوكسطبقةSAMsالكالسيوم والتيتانيوم طبقة ، طبقة التخميل السطحية ، وطبقة وسطى )ليفوC60وسنو 2هيكل القطب الأعلى )معلوماتوأغوليف) , تجميعها في بيروفسكيت/ TOPConمغلفة الخلايا الشمسية .

نظرية حساب المساعدة محاكاة باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية و المبدأ الأولسامالجزيئيةإيتوسطح الهيكل والتفاعل ، تساعد على فهم الظواهر الملاحظة التجريبية وتوجيه التصميم التجريبي .

توصيفحزبطريقة و نتيجة

1.J-Vقياس الخصائص

فريق البحث باستخدام المحاكاةAM 1.5 جطيفي(100 ميجاواط سم)-²ومصدر وحدة قياس الإشعاع(كيثلي 2400)حملجي - فيقياس الخصائص . دقيقة وموثوق بهاجي - فيالقياس يتطلب جودة عالية ضوء الشمس المحاكي ،ضوء يان التكنولوجياEnlitech SS-Xضوء الشمس محاكاةوAM1.5Gفلتر يستخدم البلازما المتقدمة تكنولوجيا الترسيب ، مع دقة عالية ومتانة ممتازة .

وتظهر النتائج أنه ، على أساس مختلفSAMsفجوة واسعةPSCsمتوسط الكفاءةPyAA-Brال1 ف - 4الصعود تدريجيا إلىPyAA - ميوال1 ف - 4من بينهاPyAA - ميوأداء الجهاز من الركيزة هو الأمثل .1 ف - 4الPCEتمتلك1.24 فولتالVOC、1 ف - 4الFFو21.8 ميلا أمبير سم^-2 الالشركة المشتركةمنتدى

الرسم البياني4 أتقدم على أساس مختلفSAMsالPSCsالجهازجي - فيمنحنىطاولة1أداء المعلمات من هذه الأجهزة هي تلخيصها .

الرسم البياني4هـمغلفة بطاريةجي - فيمنحنى .

2.كفاءة الكم الخارجي(EQE)قياس

قياس كفاءة توليد حاملات الشحنة في ضوء أطوال موجية مختلفة ، والتحقق من صحةجي - فيقياسالشركة المشتركةالقيمة . استخدام فريق البحثEnlitech QE-Rكفاءة الكم نظام التكامل الخارجيالمرحلة قفل مكبر للصوت الحالية المضخم المستخدمة في قياس تحت دائرة كهربائية قصيرة .EQEقياس يمكن أن نفهم استجابة البطارية في نطاقات طيفية مختلفة .ضوء يان التكنولوجياEnlitech QE-Rنظام قياس كفاءة الكم، مع التكرار عالية(> 99.5%)و مجهزة مع اثنين من مرحلة غير الساحلية المستقلة على مرحلتين مكبر للصوت ، والتي يمكن رصد الطاقة الضوئية و جهاز إشارة في نفس الوقت .

الرسم البياني4 ب على أساس المقارنةPyAAوPyAA - ميوجهازEQEمنحنى .PyAA - ميوالركيزة الجهازEQEمنحنى يبين استجابة أعلى ، جزءا لا يتجزأ من حسابالشركة المشتركةقيمة21.0 ميلا أمبير سم^-2فوقPyAAالركيزة الجهاز20.2 ميلا أمبير سم^-2منتدىEQEجزءا لا يتجزأ من الارتفاع الحالي يعزى إلى تحسين محاذاة الطاقةأكثر فعالية استخراج حفرةمنتدى

الرسم البياني4و عرض بيروفسكيتوالسيليكون مغلفة الجهازالمجموعةsubbatteries والسليكون subbatteriesEQEمنحنى التكاملالشركة المشتركةالقيم هي على التوالي19.8 ميلا أمبير سم^-2 و19.7 ميلا أمبير سم^-2منتدى

3.شبه فيرمي تقسيم النظام(QFLS)الخصائص البصرية ذات الصلة

QFLS (تقسيم مستوى شبه فيرمي)عدم التوازن في مستوى الطاقة توزيع photogenerated الناقلين في ضوء وصفها .VOCو يساعد على فهم مصادر الإشعاع غير الخسارة المركبة . فريق البحث قياسSAMsبيروفسكيت رقيقةبلكياستخدام فريق البحثEnlitech LQE-50-EL (LQ-50)جريدة الخارجية نظام كفاءة الكمجمعإيكيلمنتدى

من خلالبلكيوجدت الدراسة أن قيمةسامزيادة في القدرة على إعطاء الإلكترونات منPyAA-Brال1 ف - 4تصاعديPyAA - ميوال5.71%على أساس هذا الحساب شبه فيرمي تقسيم الطاقة(QFLS)تعزيز القيم تظهر نفس الاتجاهPyAA-Brال17.2 ميفولتزيادةPyAA - ميوال48.1 ميفولتو PyAA - ميوتظهر أقصىQFLSتعزيزأعلى جهد الدائرة المفتوحة(VOC)درجة عالية من التطابق . وبالإضافة إلى ذلك ، كامل الجهازإيكيلكما أكدت القياسات ،إيكيلمع زيادة قدرة المجموعات الوظيفية على إعطاء الإلكتروناتPyAA - ميوفقدان الجهد من الجهاز( أ )Δخامساً)الحد الأدنى(فقط0.18 ميلو فولت)هذه مؤشرات الأداء الكهروضوئي ممتازة تنبع من محاذاة واجهة مفيدة للطاقة ،تعزيز كفاءة استخراج حفرةو .انخفاض كبير في واجهة تهمة إعادة التركيبمنتدى

guangyan التكنولوجيا الجديدةQFLS-خرائطتوقع حدود المواد !

إنليتش QFLS-Maper，1 / 5سعر المعدات المتاحةرسم الخرائطوظيفة الانتاجصورة QFLSالتصور العام شبه متر مستوى الطاقة توزيع المواد في لمحة !

مشاهدة لنا للحصول على مزيد من المعلومات! يا إلهي

4.عابر photocurrent(TPC)تخفيف قياس

استخراج حركية الناقل ( ثقب ) في دائرة كهربائية قصيرة تم دراستها . واجهة الطاقة المحاذاة الناجمة عن تأثير الناجم عن الإلكترون مجموعة ميتوكسي هو الأمثل ، والتي يمكن أن تعزز بشكل فعال سرعة استخراج الثقوب .(الرسم البياني3D)

خصائص أخرى

1.إكسحيود الأشعة السينية(XRD)ستقييم جودة بلورة بيروفسكيت الأفلام . ذروة الموقف وكثافة كل عينة هي نفسها تقريبا ، و لا يكاد يلاحظبي بي آي₂ قمة33وأظهرت النتائج أن مختلف المجموعات الوظيفية لها تأثير يذكر على بلورة بيروفسكيت . . . . . . .(الرسم البياني٢ )أ(

2.بعدين الرعي زاوية السقوطإكستشتت الأشعة السينية(2D GIWAXS)

التوجه الكريستال بيروفسكيت الأفلام المودعة على ركائز مختلفة تم دراستها . في جميع الحالات الأربع ، والتوجه الكريستال بيروفسكيت الأفلام هي نفسها . وهذا يؤكد كذلك أن التغييرسامالمجموعات الوظيفية لم يكن لها تأثير كبير على بلورة والتوجه بيروفسكيت الأفلام .(الرسم البيانيS 24 )

3.مجهر مسح بالإلكترون(سيم)

مورفولوجيا سطح بيروفسكيت الأفلام لوحظ .سامتأثير تعديل المجموعات الوظيفية على نوعية الأفلام المودعة أعلاه يمكن تجاهلها .(الرسم البياني2ب)

4.الأشعة فوق البنفسجية-الطيف المرئي(التصوير الطيفي للأشعة فوق البنفسجية)

خصائص امتصاص البصرية والبصرية فجوة بيروفسكيت الأفلام تم تقييمها . نفس الشكل و الكثافة الطيفية إلى أن التغييرات في المجموعات الوظيفية لا يغير من امتصاص البصرية والبصرية فجوة من بيروفسكيت المواد .(الرسم البياني2ج)

5.طيف الأشعة فوق البنفسجية(UPS)

الحصول علىسامتعديلإيتومستوى سطح المعلومات وتحليلها .ساممحاذاة مع الطاقة بيروفسكيت واجهة . ثبت أن تحسين الطاقة لوحظ المحاذاةسامتغيير مستويات الطاقة .(الرسم البياني3 ب)

6.كلفن مجهر القوة(KPFM)

قياسسامسطح المحتملة من تعديل السطح . وتظهر النتائج أن سطح المحتملة تتناقص مع زيادة القدرة على إعطاء الإلكترونات من المجموعات الوظيفية .PyAA-BrإلىPyAA - ميوالبنوع السلوك هو أكثر وضوحا .(الرسم البيانيS 30)

7.الوقت حل الذرات( TRPL )

الناقل حركية بيروفسكيت الأفلام ، ولا سيما تهمة استخراج ، تم التحقيق فيها .PyAA - ميوأول فترة من الحياة التفاضلية منحنى قاعدة العينة هو أقصر ، والتي هي أساسا تهيمن عليها تهمة نقل العملية .PyAA - ميوواجهة ممتازة تهمة استخراج القدرة .(الرسم البياني3ج)

9.وقت القرارPLالطيفPL رسم الخرائط

تقييم photostability بيروفسكيت الأفلام . الإضاءة 24 بعد ساعات من جميع العيناتPLنفس الاحمرار ظهرت في جميع عمليات الإطلاق . هذا يؤكدسامتأثير المجموعات الوظيفية على مرحلة الاستقرار من فجوة واسعة بيروفسكيت الأفلام لا يكاد يذكر .(الرسم البيانيدإ 26-27)

10.نقطة الطاقة القصوى تتبع(MPPT)اختبار الاستقرار(اختبار استقرار MPPT)

تقييم الاستقرار على المدى الطويل من الجهاز في ضوء مستمر .الرسم البيانيS 39 عرضMPPTتتبع المنحنى . تقرير بحثي غير مغلفة الأجهزة في60 درجة مئويةتحت 400 ساعة .MPPTبعد الاختبار ، على أساسPyAA - ميوالجهاز يحتفظ أكثر من9%الكفاءة الأولية . حول 2500 في مختلف اختبارات تسارع الشيخوخة ، والكفاءة لا تزال أكثر من96%وأظهرت زيادة القدرة على مقاومة التحفيز الخارجي . . . . . . .

11.تسارع الشيخوخة اختبار(اختبارات الشيخوخة المتسارعة)

تقييم الحياة على المدى الطويل من الجهاز تحت ظروف التسارع . الجهاز في حوالي 2500 يمكن أن تبقى أكثر من ساعة96%الكفاءة الأولية .

ملخص البحث

التنظيم الدقيقSAMsاستراتيجية الطاقة في هذه الورقة ، فإننا قد نجحت في تطوير استراتيجية دقيقة ومنهجية التنظيم الذاتي تجميعها monolayers باستخدام مجموعة وظيفية بفعل تأثير .

الأمثل واجهة مستوى الطاقة مقابل استخراج من خلال إدخال مجموعة ميتوكسي مع قدرة قوية على نقل الإلكترون )PyAA - ميوالأمثل بنجاحسامواجهة مستوى الطاقة بين الفجوة واسعة بيروفسكيت هو الانحياز ، مما يخلق الفرقة الانحناء التي هي مفيدة في electrocavity الاستخراج .PyAA - ميوواجهة ممتازة تهمة استخراج القدرة .

عقدة واحدةالمجموعةعالية الكفاءة perovskite البطارية باستخدام الطاقة الأمثلPyAA - ميوكهوف اختيار طبقة ، ومن الواضح أن تحسينالمجموعةperovskite أداء الخلايا الشمسية1 ف - 4كفاءة التحويل الكهروضوئية ، ويرجع ذلك أساسا إلى تحسين واجهة ثقب استخراج والحد من الإشعاع غير مركب خسارة .

الحد بشكل فعال من الإشعاع غير التركيب و فقدان الجهد واجهة الأمثل مستوى الطاقة المحاذاة وكفاءة عالية ثقب استخراج يمكن أن تقلل بشكل فعال في nonradiative التركيب .بلكيوQFLSوEQE_ELجميع الاختبارات تظهر ،PyAA - ميوالجهاز يحتوي على مركب غير الإشعاع وفقدان الحد الأدنى من فتح دائرة الجهد الخسارة .

تحقيق كفاءة عالية مغلفة الخلايا الشمسية عالية الأداءالمجموعةبيروفسكيت البطارية الفرعيةPyAA - ميوالاندماج في الأعمال التجاريةتوبكونالكريستال السليكون subcell بنجاح بناء عالية الأداء perovskite/ TOPConمغلفة الخلايا الشمسية .1 سم²منطقة نشطة صفح الجهاز1 ف - 4الكفاءة ( شهادة الطرف الثالث )30.91%وتوبكونبطاريات مكدسة التقرير واحدة من كفاءة عالية .

عرض جهاز الاستقرارPyAA - ميوالجهاز يعرض عملية ممتازة والاستقرار الحراري . في تسارع الشيخوخة اختبار الأجهزة غير المعبأة ، بما في ذلك نقطة الطاقة القصوى تتبع الإضاءة المستمرة والتدفئة المستمرة ، لا تزال تحافظ على96-99%الكفاءة الأولية .

SAMsتأثير طفيف على بيروفسكيت الفيلم مجموعة وظيفية مختلفةSAMsالكريستال ، مورفولوجيا ، الخصائص البصرية والضوئية استقرار perovskite الأفلام المودعة على الفيلم لم تتأثر كثيرا .سامتحسين واجهة مع بيروفسكيت ، بدلا من تغيير بيروفسكيت الفيلم نفسه .

المراجع من طبيعة الاتصالات دوي : 10.1038 / s41467-025-59896-8

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