33.25% दक्षता, 1000 घंटे के बाद 96% MPPT प्रतिधारण: ऑल-ALD SnOx/AZO बाइलेयर पेरोव्स्काइट/सिलिकॉन टंडेम में इंटरफेस प्रतिक्रियाओं को दबाता है

उत्पाद परिचय

पेरोव्स्काइट/सिलिकॉन टेंडम सेल पहले ही 35% दक्षता तक पहुंच चुके हैं। समस्या स्थिरता है। ये उपकरण अभी भी 25 साल के जीवनकाल से बहुत दूर हैं जो व्यावसायीकरण के लिए आवश्यक है, और मूल कारण इंटरफेस पर है। वहां चार्ज जमा होता है, और यह संचय रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं और आयन प्रवास को ट्रिगर करता है।

व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ALD-SnOx इलेक्ट्रॉन परिवहन परत अपनी उच्च प्रतिरोधकता के कारण मोटाई के व्यापार-बंद में चलती है। बहुत मोटी, और श्रृंखला प्रतिरोध बढ़ जाता है। बहुत पतली, और यह स्पटर क्षति या आयन प्रसार को रोक नहीं सकती। इसका अध्ययन करने के लिए, एक AAA-ग्रेड LED सौर सिम्युलेटर का उपयोग करने वाला एक पेरोव्स्काइट कम्पोजिट MPPT परीक्षक उम्र बढ़ने के प्रकाश स्रोत के रूप में सेल तापमान को कई तरीकों से नियंत्रित कर सकता है और आसपास के वातावरण का प्रबंधन कर सकता है, दीर्घकालिक स्थिरता परीक्षण चला सकता है।

यह कार्य एक ऑल-ALD प्रक्रिया के माध्यम से SnOx/AZO बाइलेयर बनाता है। एक अल्ट्राथिन SnOx बैंड संरेखण बनाए रखता है, जबकि एक प्रवाहकीय AZO परत कम-प्रतिरोध पथ देती है और एक घने अवरोध के रूप में कार्य करती है। यह चार्ज निष्कर्षण और भौतिक अवरोधन को दो अलग-अलग कार्यों में विभाजित करता है। इस संरचना के साथ एकल-जंक्शन वाइड-बैंडगैप पेरोव्स्काइट सेल 23.47% दक्षता तक पहुंचे, और टेंडम उपकरणों ने 33.25% हासिल किया। 1000 घंटे की निरंतर रोशनी के बाद उन्होंने अपनी प्रारंभिक दक्षता का 96% बनाए रखा, जो इंटरफेस रणनीति का समर्थन करता है।

तकनीकी पैरामीटर

पेरोव्स्काइट कम्पोजिट MPPT परीक्षक विनिर्देश

तकनीकी लाभ

ALD बाइलेयर निर्माण और विद्युत प्रदर्शन

एकल-जंक्शन परीक्षणों से पता चला कि SnOx 150 चक्रों पर सर्वोत्तम प्रदर्शन करता है। अधिक मोटा करने से श्रृंखला प्रतिरोध बढ़ा और फिल फैक्टर घट गया। प्रतिरोधकता सीमा को कम करने के लिए, लेखकों ने ALD-विकसित AZO इंटरलेयर जोड़ा। दो स्टैक की तुलना की गई: 250-चक्र SnOx बनाम 100-चक्र SnOx प्लस 400-चक्र AZO।

J-V मापों से पता चला कि SnOx/AZO संयोजन ने डिवाइस प्रदर्शन को बढ़ाया। ऊर्जा स्तर विश्लेषण में पाया गया कि चालन बैंड न्यूनतम SnOx से AZO से IZO तक नीचे की ओर कदम रखता है, जिससे एक अधिक अनुकूल सीढ़ीदार बैंड संरेखण बनता है जो इंटरफ़ेस निष्कर्षण बाधा को कम करता है। c-AFM ने दिखाया कि SnOx/AZO और शुद्ध AZO शुद्ध SnOx की तुलना में बहुत बेहतर संचालन करते हैं। KPFM ने SnOx/AZO पेरोव्स्काइट फिल्म पर अधिक समान सतह क्षमता और कम दोष घनत्व दिखाया। क्षणिक अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी ने SnOx/AZO के साथ तेज़ वाहक निष्कर्षण की पुष्टि की।

ALD परत क्षरण को दबाती है

85°C पर रोशनी के तहत 400 घंटे की उम्र बढ़ने के बाद, SnOx नमूनों ने UV-vis में मजबूत लेड आयोडाइड अवशोषण, XRD में धात्विक Pb⁰ विवर्तन शिखर, और क्रॉस-सेक्शन SEM में इंटरफ़ेस रिक्तियां और थोक हानि दिखाई। SnOx/AZO नमूनों में, ये क्षरण संकेत बहुत कमजोर थे। TOF-SIMS ने SnOx डिवाइसों में पेरोव्स्काइट परत में भारी Ag प्रवेश और गंभीर I⁻ प्रसार दिखाया, जबकि SnOx/AZO डिवाइसों में कोई स्पष्ट आयन प्रसार नहीं दिखा।

85% RH पर 7 दिनों के बाद, SnOx-आच्छादित फिल्म ने पीला δ चरण विकसित किया, लेकिन SnOx/AZO काला रहा। PLQY मापों ने SnOx/AZO के लिए उम्र बढ़ने के बाद कम गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन हानि और उच्च PLQY प्रतिधारण दिखाया। KPFM ने वृद्ध SnOx नमूने के लिए सतह दोष घनत्व में बड़ी वृद्धि दिखाई, जबकि SnOx/AZO में शायद ही कोई बदलाव आया।

उत्पाद अनुप्रयोग

एकल-जंक्शन सेल प्रदर्शन और स्थिरता

ITO / NiOx / Me-4PACz / पेरोव्स्काइट / C60 / ALD परत / Ag संरचना वाले एकल-जंक्शन डिवाइसों में, SnOx/AZO चैंपियन 23.47% दक्षता, VOC 1.27 V, FF 83.92%, JSC 22.07 mA/cm² तक पहुंचा, जिसमें हिस्टैरिसीस स्पष्ट रूप से कम हुआ। EQE-एकीकृत धारा घनत्व 21.62 mA/cm² था, जो SnOx डिवाइस के 20.92 mA/cm² से अधिक था। स्थिरीकृत बिजली उत्पादन 23.12% था। उर्बैक ऊर्जा 13.11 meV आई, जो SnOx डिवाइस के 16.38 meV से कम थी।

स्थिरता पर, 85°C पर 1100 घंटे की अंधेरे उम्र बढ़ने के बाद SnOx/AZO ने अपनी प्रारंभिक दक्षता का 90% से अधिक बनाए रखा, जबकि SnOx 600 घंटे तक 85% तक गिर गया। 85°C पर रोशनी के साथ, SnOx/AZO ने 300 घंटों के बाद 80% से अधिक बनाए रखा, जबकि SnOx 200 घंटों के बाद 60% से नीचे गिर गया। MPPT परीक्षण में, SnOx/AZO ने 2000 घंटों के बाद 96% बनाए रखा, जबकि SnOx 700 घंटों के बाद 80% तक गिर गया।

टंडेम सेल प्रदर्शन और स्थिरता

ALD बाइलेयर को पेरोव्स्काइट/TOPCon सिलिकॉन टेंडेम डिवाइस में एकीकृत किया गया था। HAADF-STEM ने लगभग 10 nm की SnOx और लगभग 60 nm की AZO के साथ एक सतत, घनी बाइलेयर दिखाई, जिसमें कोई पिनहोल या डिलेमिनेशन नहीं था। HR-TEM ने पुष्टि की कि SnOx अनाकार है, और EDS ने AZO में समान Zn वितरण दिखाया।

चैंपियन टेंडेम डिवाइस ने 33.25% दक्षता, VOC 1.98 V, JSC 20.83 mA/cm², FF 80.71% प्राप्त की, लगभग कोई हिस्टैरिसीस नहीं। EQE ने शीर्ष और निचली कोशिकाओं की फोटोकरंट 20.43 और 20.40 mA/cm² दिखाई, जो एक अच्छा मेल है। स्थिरीकृत बिजली उत्पादन 32.38% था।

85°C पर 1000 घंटे की थर्मल एजिंग के बाद SnOx/AZO ने 90% से अधिक दक्षता बनाए रखी, जबकि SnOx 400 घंटों के भीतर 90% से नीचे गिर गया। डैम्प-हीट परीक्षण (डबल 85) में, SnOx/AZO 400 घंटों के बाद 92% से ऊपर रहा, जबकि SnOx 200 घंटों के भीतर 80% से नीचे गिर गया। 1000 घंटे की निरंतर रोशनी के बाद, SnOx/AZO 96% से ऊपर रहा, जबकि SnOx 300 घंटों के भीतर 80% से नीचे गिर गया।

तंत्र सारांश

SnOx/AZO बाइलेयर का लाभ दो चीजों पर निर्भर करता है। प्रवाहकीय AZO कैप इलेक्ट्रॉन निष्कर्षण को तेज करता है और इंटरफेस चार्ज संचय को कम करता है, जो प्रतिक्रिया-संचालित इंटरफेस क्षरण को दबाता है। साथ ही, घनी बाइलेयर एक प्रभावी आयन और नमी अवरोधक के रूप में कार्य करती है, जो आयोडाइड-प्रेरित चांदी के क्षरण और पेरोव्स्काइट में Ag⁺ प्रवास को रोकती है। तेज़ इलेक्ट्रॉन निष्कर्षण के साथ भौतिक आयन अवरोधन एक "कार्यात्मक पृथक्करण" तंत्र देता है, इसलिए दोनों प्रभाव डिवाइस की स्थायित्व को एक साथ मजबूत करते हैं।

यह अध्ययन पेरोव्स्काइट/सिलिकॉन टेंडेम कोशिकाओं में इंटरफेस-प्रतिक्रिया-संचालित क्षरण को दबाने के लिए ऑल-ALD SnOx/AZO बाइलेयर का उपयोग करता है। बाइलेयर SnOx के अच्छे बैंड संरेखण को AZO की उच्च चालकता और घने अवरोधक कार्य के साथ जोड़ता है, जिससे चार्ज संचय कम होता है और आयन प्रसार तथा नमी प्रवेश रुकता है। सिंगल-जंक्शन डिवाइस 23.47% दक्षता तक पहुंचे, टेंडेम डिवाइस 33.25%, और दोनों ने 1000 घंटे के MPPT के बाद प्रारंभिक दक्षता का 96% से अधिक बनाए रखा। यह दिखाता है कि उच्च-दक्षता, स्थिर पेरोव्स्काइट/सिलिकॉन टेंडेम PV बनाने के लिए इंटरफेस इंजीनियरिंग कितनी केंद्रीय है, और कुशल और टिकाऊ दोनों कोशिकाओं की ओर एक वास्तविक मार्ग की ओर इशारा करता है।

A+AA+ LED सौर सिम्युलेटर पर आधारित पेरोव्स्काइट कम्पोजिट MPPT परीक्षक, उम्र बढ़ने के प्रकाश स्रोत के रूप में, पेरोव्स्काइट सौर सेल अनुसंधान को मजबूत समर्थन देता है। क्योंकि पेरोव्स्काइट कोशिकाएं प्रकाश और तापमान के प्रति इतनी संवेदनशील होती हैं, उनका अधिकतम पावर पॉइंट लगातार बदलता रहता है। MPPT नियंत्रक वास्तविक समय में उस बिंदु को ट्रैक और लॉक करता है, इसलिए सिस्टम हमेशा अपनी सर्वोत्तम शक्ति पर आउटपुट करता है। यह ऊर्जा उपज को अधिकतम करता है और पूरे PV सिस्टम की स्थिरता और अर्थव्यवस्था में सुधार करता है।

संदर्भ: ऑल-ALD SnOx/AZO बाइलेयर के माध्यम से पेरोव्स्काइट/सिलिकॉन टंडेम सोलर सेल्स में इंटरफेशियल प्रतिक्रियाओं को दबाना

Ooitech का दृष्टिकोण

यहां जो सबसे अलग है वह "कार्यात्मक डिकपलिंग" विचार है, जिसमें एक पतली परत को बैंड संरेखण संभालने देना और दूसरी को ब्लॉकिंग संभालने देना शामिल है, बजाय एक ही SnOx फिल्म को दोनों काम करने के लिए मजबूर करने और उनमें से एक पर हारने के। उत्पादन पक्ष पर, पूर्ण आकार के मॉड्यूल में ALD स्टैक की एकरूपता ठीक वही है जहां लाइन नियंत्रण और मेट्रोलॉजी मायने रखती है, और यह उस तरह की प्रक्रिया विवरण है जिस पर हम मॉड्यूल लाइनें बनाते समय ध्यान देते हैं। यदि आप देखना चाहते हैं कि पेरोव्स्काइट और टंडेम मॉड्यूल निर्माण वास्तव में फैक्ट्री फ्लोर पर कैसे एक साथ आता है, तो Ooitech YouTube चैनल (www.youtube.com/ooitech) फॉलो करने लायक है।