خلفية البحث و التحدي

الخلايا الشمسية بيروفسكيت )PSCsعلى الرغم من أن تقدم كبير في مجال الأجهزة الصغيرةوحدة مساحة كبيرة )PSMsالاختناقات في الأداء لا تزال عقبة رئيسية أمام تسويقالمشكلة الأساسية هيصعوبة في مراقبة جودة مساحة كبيرة بيروفسكيت الأفلاممنتدى

بالمقارنة مع إعداد مساحة صغيرة في المختبر خاملة ،التصنيع على نطاق واسع يواجه تحديات بيئية خطيرة ومعقدة crystallinity السيطرة الحركية، مما أدى إلى خسارة كبيرة في الكفاءة من البطارية إلى وحدة نمطية . وتشمل الصعوبات التقنية الرئيسية ما يلي :

1. عملية مراقبة التعقيدإعداد الحل ينطوي على تنسيق دقيق من تركيز السلائف ، والمذيبات خصائص المعلمات العملية . التفاعل بين هذه العوامل يجعل من الصعب تشكيل كثيفة وموحدة رقيقة ، مما يحد من عملية واسعة نافذة واسعة النطاق .

2. التناقض في استقرار الموادعلى الرغم من أخذ Formamidine )FAالسيزيوم )سياستبدال الميثامينات المتطايرة )ماجستيريمكن تحسين الاستقرار الحراري ، ولكنلا شيءماجستيرالFACsبيروفسكيت من السهل أن تنتج سوء mesophase ويصعب التحكم في بلورة السلوك .فائضسيسوف يؤدي إلى صقل الحبوب وانخفاض crystallinity . . . . . . . علاوة على ذلكFA+حجم كبير من الأيونات يمكن أن يسبب الإجهاد المتبقية الضارة في الفيلم .

3. الحساسية البيئيةالرطوبة والأكسجين في الهواء عالية التفاعل مع الرصاص perovskite المهلجنة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى مرحلة انتقالية مدمرة وهيكل التفكك ، مما يؤثر بشكل خطير على استقرار الجهاز .

4. 研究策略局限المكونات الموجودة في السيطرة ، إضافات الهندسة وغيرها من الأساليب التي تركز على جانب واحد ،عدم وجود استراتيجية متكاملة لحل مشكلة تبلور السيطرة والاستقرار البيئي، مما يجعل إعداد منطقة كبيرة ذات جودة عاليةFACsبيروفسكيت رقيقة لا يزال تحديا كبيرا .

فريق البحث

هذا البحث يتكون منتشن وى فريق جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيانشرت في المجلات الأكاديميةو … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .مواد الطاقة المتقدمةقمنتدىفريق البحث يقترح إدخال إضافات وظيفية مزدوجة. . . ـmercapto أسيتاميد )ميركابتو أسيتاميد، MAAاستراتيجية الابتكاروفي الوقت نفسه ، فإنه يهدف إلى حل التحدي المزدوج بيروفسكيت الفيلم مراقبة الجودة والاستقرار البيئي .

MAAالآلية الأساسية المضافةبما في ذلك :

• التحكم في حركية التبلور: تأخر معدل التبلور ، وتوسيع نافذة العملية ، وتعزيز تشكيل الحبوب الكبيرة وتحسين التوجه الكريستال

• عيب التخميل وتحسين الجودة: فعالية تخميل الشواغر عيب ، وتحسين التوحيد و crystallinity الفيلم

• وظيفة حماية البيئة: حماية بيروفسكيت الفيلم من التحلل والأكسدة الضرر في الهواء

من خلالMAAو بيروفسكيت المكونات ، هذه الاستراتيجية قد تحققت بنجاح .التآزر الأمثل تبلور السيطرة والاستقرار البيئيهذا الأسلوب يوفر حلا فعالا لإعداد مساحة كبيرة عالية الجودة بيروفسكيت الأفلام .

المنهج التجريبي والبحث الداخلي

الشكل 6أ

研究以وظيفة مزدوجة المضافة mercapto أسيتاميد )MAAوفي هذه الورقة ، كامل الطريق من منطقة صغيرة إلى منطقة كبيرة من الأجهزة وحدة بنيت ، وآلية العمل هو تحليل عميق جنبا إلى جنب مع نظرية الحساب .

1. نظام المواد الرئيسيةاعتمدFACsنظام بيروفسكيت )FAIوبي بي آياوCsBrارتصافC60طبقة النقل الإلكترونيبولي-4paczالذاتي تجميعها monomolecular طبقة ، وMAAوظيفة مزدوجة المضافة .

2. عملية تقنية الطريقس

ل الركيزة وتجهيز طبقة وظيفية إعدادسحرية التنفيذبعد التنظيف القياسية ، الركيزة تودع بالتتابعنيوكسثقب طبقة النقلسامواجهة طبقة

ل إعداد طبقة من الكالسيوم والتيتانيوم: الجمع بين تركيزات مختلفةMAAمقدمة من السلائف الحلشفرة طلاء ترسب، من خلال معالجة الفراغ والحرارة يصلب لتشكيل الأفلام ذات جودة عالية

ل سلامة الجهازإعداد : بالتتابعبيايطبقة التخميلجيمقرد/ BCPطبقة النقل الإلكترونيكوقطب كهربائي .جميع العمليات تتم في الهواء ما عدا المعادن الكهربائي .

3. التحقق على نطاق واسعنجحت في توسيع نطاق العملية إلى5 × 5 سمو14 × 14 سممن خلال تقنية الليزر وسم ، subbatteries ترتبط في سلسلة .96%منتدى

4. نظرية التحقق من الأداءنظرية الكثافة الوظيفية الملزمة )DFTحساب توضيحMAAعلى المدى الطويل اختبار الاستقرار في ظل ظروف الحرارة والضوء والرطوبة أجريت للتحقق من تأثير المضافة .

طريقة التمثيل و الإنجاز

شبه فيرمي تقسيم النظام(QFLS)

شبه فيرمي تقسيم النظام )QFLSهو مؤشر رئيسي لقياس إمكانات فتح دائرة الجهد من المواد ، وفي الوقت نفسه ، فإنه يمكن الكشف عن مصدر غير الإشعاع مركب الخسارة . الكم العائد من الذرات )بلكيقياسالتقييم الكميMAAتأثير التخميل على العيوبمنتدى

عرض النتائجسوتراMAAتعامل بيروفسكيت الفيلم الذيبلكيقيمة تصل إلى1 ف - 4أعلى بكثير من السيطرة على المجموعة1 ف - 4وهذا يدل على انخفاض كبير في nonradiative التركيب في الفيلم ، مما يدل على أداء الجهاز ، وخاصة فتح دائرة الجهد ) .VOCرفع . حسببلكيحساب القيمةΔQFLSإضافة34.04 ميفولت, أيّ يكون مع جهاز كاملةVOCزيادة السعة .

الشكل 4 ز. قيم PLQY لأفلام البيروفسكيت بدون أو مع MAA المودعة على الركائز الزجاجية.

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

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

تتبع ديناميتنا والحصول على معلومات تقنية جديدة لأول مرة !

جي - فيقياس منحنى(تيار كهربائي-منحنى الجهدو

جي - فيمنحنى قياس مباشرة من الخلايا الشمسية وحداتكفاءة التحويل الكهروضوئية(PCE)قصيرة - دارة الكثافة الحالية(JSC)فتح دائرة الجهد(فوك)عامل شغل(FF)منتدى

النتائج

ا جهاز صغير المساحة : الأمثلMAAمنطقة صغيرة من الخلايا الشمسية المعالجة بيروفسكيت0.09 سم مربعتحقيق25.52٪ PCEمعلمات محددةJSC 24.76 مA سما²وفوك 1.203 فولتوFF 85.68%وعلى النقيض من ذلك ، فإن السيطرة على جهازPCEفي1 ف - 4السبب الرئيسيفوكوFFانخفاض ملحوظ . علاوة على ذلكMAAمؤشر تخلف الجهاز )مؤشر Hمن أجل1 ف - 4أفضل بكثير من السيطرة على المجموعة .2.17%

ا وحدات متوسطة الحجم : توسيع عملية11.09 سم مربعوحداتMAAتجهيز وحدة تحت عكس المسح الضوئي . 1 ف - 4الPCEاستقرارPCEفي1 ف - 4وفوكفي5.952 فولتوJSC 4.70 مA سما²وFF 81.75%و يظهر استنساخ جيدة . . . . . . . وحداتمؤشر Hفي1.48%السيطرة على المجموعة2.61 في المائة [S5]منتدى

ا وحدة مساحة كبيرة : في مساحة أكبر )113.00 سم مربع) على الوحدة ،MAAتجهيز الأجهزة أيضا تنفيذها . 1 ف - 4الPCEمنتدى

الشكل 6 ب. منحنيات J-V من بطل PSCs للتحكم و MAA

الشكل 6 ج. منحنيات I-V من PSMs بطل بدون أو مع تعديل MAA (مساحة فتحة 11.09 سم 2 ، 5 خلايا فرعية)

الشكل 6 و. منحنيات I-V من PSMs بطل مع تعديل MAA (مساحة فتحة 113.00 سم مربع، 14 خلايا فرعية)

في قياس كفاءة الخلايا الشمسية ،EnliTechالSS-X AM1.5Gمعيار محاكاة الطيف الشمسيعرضمستقرة ودقيقةAM1.5Gمصدر الضوءو ألف+درجة الطيفالخلايا الشمسية الجديدة مثل بيروفسكيتومغلفة السيليكون الخلايا

كفاءة الكم الخارجي(EQE)طيفي

EQEقياس الطيفتقييم كفاءة تحويل الحادث الفوتون إلى إلكترون ( الحالي ) في مختلف الطول الموجي الإضاءةيمكن التحقق من ذلك .جي - فيقياسجي إس سيوعلاوة على ذلك ، استجابة مميزة من الجهاز في نطاقات طيفية مختلفة يتم توفيرها .

جهاز عرض النتائجEQEالتكامل الطيفي جي إس سيقيمة23.73 ميلا أمبير سما²معجي - فيقياس النتائج متسقة .( أ )الشكل S24و

تحليل كفاءة الكم من الخلايا الشمسية ،EnliTechالQE-Rنظام قياس كفاءة الكمالعالمية1 , 000العديد من المقالاتشركة SCIاختيار الأوراق الثقة . تقدم EQE/IQE/IPCE/SRاختبار القدرةتمتلك 300-2500 نانومترمجموعة واسعة من الطول الموجيوفوق1 ف - 4التكرارمنتدى

خصائص أخرى

تحليل مورفولوجيا و التركيب البلوري رقيقة الأفلام(SEM، AFM، XRD، GIWAXS) تقييمMAAعلى البنية المجهرية بيروفسكيت الأفلام .MAAبعد إدخال حجم الحبوب199 نانومترزيادة386 نانومتر، وانخفاض خشونة الفيلم ،(100)الحبوب التوجه تفضيلية تعزيز المتبقية سلالة الشد انخفضت بشكل ملحوظ .(الشكل 2أ-ط)

التحليل الديناميكي الناقل(PL، TRPL، FLIM) عيب التخميل ونقل المسؤول عن تقييم الخصائص .MAAبعد العلاجPLزيادة كبيرة في قوة الناقل الحياة366.9 نستمديد867.1 نسوفليمكفاءة الاستخراج من واجهة العرض هو تحسين .(الشكل 4 د-و)

هيكل الفرقة سطح المحتملة(UPS، KPFM) تحليل .MAAضبط مستوى الطاقة المحاذاة .MAAالعلاج يجعل من وظيفة العمل تتحرك صعودا ، والجزء السفلي من نطاق التوصيل تتحرك صعودا في المقابل .ننوع مميزKPFMوتظهر النتائج أن توزيع الجهد السطحي هو أكثر موحدة ، مما يسهل نقل الشحنة الكهربائية .(الشكل 4 أ-ج)

في الوقت الحقيقي رصد حرائك البلورة(في الموقع المجهر الضوئي,في الموقعPL ) تتبعMAAآلية مراقبة عملية التبلور .MAAتأخير كبير في معدل التبلور ، وتوسيع عملية نافذةPLاستمرار زيادة القوة يدل على تحسن في نوعية الفيلم .(الشكل 3أ-ح)

التحقق من الحساب النظري(DFT) توضيحMAAالآلية الجزيئية عيب تثبيط . حساب النتائج تظهرMAAتشكيل الشواغر عيب بعد الامتزاز يمكن أن تحسن ، يمكن أن تمنع بشكل فعالVPbوالسادسوVFAوغيرها من العيوب .(الشكل 4ح)

الاستقرار الحراري ومقاومة الأكسدة(درجة الحرارة في الموقعXRD،تحليل الطيف الكتليو تقييمMAAحماية استقرار المواد .MAAدرجة حرارة التحلل الحراري160 درجة مئويةرفع180 درجة مئويةاستعادةI2فيأنااتثبيط أكسدة السلائف .(الشكل 5أ-ط)

الاستقرار على المدى الطويل(فوتوثيرمالواختبار الحرارة الرطبةو التحقق من متانة حزمة الأجهزة في التطبيقات العملية . في ظل ظروف فوتوثيرمال1120تبقى بعد ساعات1 ف - 4الكفاءة تحت ظروف الحرارة الرطبة550تبقى بعد ساعات1 ف - 4الكفاءة .(الشكل 6g-h)

الاستنتاج

فريق البحث وضعت بنجاحmercapto أسيتاميد )MAA) استراتيجية المضافات الوظيفية المزدوجةهذا النظام يحل التحدي المتمثل في بلورة السيطرة والاستقرار البيئي في تصنيع مساحة كبيرة بيروفسكيت وحدة للطاقة الشمسية .

اختراق التكنولوجيا الأساسية :

1. بلورة حركية الأمثلسMAAتأخر معدل التبلور وتوسيع عملية النافذة .199 نانومترزيادة كبيرة386 نانومتر，(100)الحبوب التوجه التفضيلي هو تعزيز سلالة المتبقية هو تقلص إلى حد كبير .

2. كفاءة عالية عيب التخميل: عمر الناقل من366.9 نستمديد867.1 نسوبلكيمن .1 ف - 4رفع1 ف - 4وDFTالتحقق من الحسابMAAتشكيل الشواغر عيب هو قمعها بشكل فعال .

3. تنظيم الفرقة ونقل المسؤول: وظيفة عمل من-4.85 إيفولتضبط-4.64 إيفولت، أسفل شريط التنقل تعزيزنفائدة نموذج يحتوي على مزايا هذا السطح توزيع الجهد هو أكثر موحدة ، واجهة الإلكترون كفاءة الاستخراج هو تحسين .

4. تعزيز الاستقرار البيئي: درجة حرارة التحلل الحراري من160 درجة مئويةرفع180 درجة مئويةأعلاه ،MAAمن أجل تعزيز الاستقرار الأساسية من المواد ، والحد من خصائص

5. أداء الجهاز :

• منطقة صغيرةPSCتحقيق1 ف - 4كفاءة عالية

• 11.09 سم مربعتنفيذ وحدة مصغرة22.87٪ PCEكفاءة ثابتة1 ف - 4و

• 113.00 سم مربعوحدة مساحة كبيرة تصل20.18٪ PCE

ممتازة الاستقرار على المدى الطويل : فوتوثيرمال الظروف1120تبقى بعد ساعات1 ف - 4كفاءةظروف الحرارة الرطبة550تبقى بعد ساعات1 ف - 4كفاءة

المواد المتقدمة للطاقة دوي : 10.1002 / aenm.202502193

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