Предыстория исследования и проблемы

Солнечные батареи (ПСК(Несмотря на то, что в устройствах малой площади наблюдается прорыв, ноБольшие модули (ПСМНедостатки производительности остаются ключевым препятствием для коммерциализацииОсновная проблема заключается в том,Трудности контроля качества крупногабаритных плёнок перовскитаА.

По сравнению с небольшими площадями в инертной лабораторной среде,Крупномасштабное производство сталкивается со сложным управлением кристаллической динамикой и жесткими экологическими проблемамиЭто приводит к значительной потере эффективности от батареи до модуля. Основные технические трудности включают:

1. Сложность управления процессом:: Подготовка раствора включает в себя точную координацию концентрации предшественника, свойств растворителя и параметров процесса, взаимодействие этих факторов затрудняет формирование компактных однородных пленок и ограничивает широкие операционные окна, необходимые для крупномасштабного процесса.

2. Противоречия стабильности материалаВ то же время (ФАили цезия (САльтернативный метамфетамин (МагистрМожно повысить тепловую устойчивость, нонетМагистр的FACПеровскит создает плохую среднюю фазу, и его кристаллическое поведение трудно контролировать.; И избытокСЭто приводит к уменьшению кристаллизации и измельчению зерна. Кроме того,ФА+Большие размеры ионов легко создают вредные остаточные деформации в тонкой пленке.

3. Экологическая чувствительность:: Влажность и кислород в воздухе являются высокореактивными к галогенированному свинцовому перовскиту, что может вызвать разрушительный фазовый переход и структурный распад, что серьезно влияет на стабильность устройства.

4. 研究策略局限:: Существующие методы регулирования компонентов, аддитивной инженерии и других методов больше сосредоточены на одном направлении,Отсутствие интегрированной стратегии для решения проблем управления кристаллизацией и экологической стабильностиЭто позволяет готовить высококачественные большие площади.FACПленка перовскита остается серьезной технической проблемой.

Исследовательская группа

Это исследование состоит изЧэнь ВэйОпубликовано в академических журналах"Передовые энергетические материалы"А.Ученые предложили ввести двухфункциональную добавку- Да.Аспирин (меркаптоацетамид, МАА(Инновационная стратегия)Он предназначен для одновременного решения двойной задачи контроля качества и экологической стабильности плёнок перовскита в крупномасштабном производстве.

МААОсновные механизмы действия добавокВключая:

• регулирование кристаллической динамики:: Задержка скорости кристаллизации, расширение окна процесса, содействие формированию крупных зерен и улучшение ориентации кристаллов

• Дефекты пассивации и улучшения качества:: Эффективная пассивация дефектов свободных мест, повышение однородности и кристаллизации пленки

• Функция защиты окружающей среды:: Защита пленки перовскита от гидролиза и окисления в воздушной среде с сильным восстановлением

ПроникновениеМААМногочисленные взаимодействия с компонентами перовскита, стратегия была успешно реализованаСовместная оптимизация управления кристаллизацией и экологической стабильностиОн обеспечивает эффективное решение для крупномасштабной подготовки высококачественной пленки перовскита.

Экспериментальные методы и исследовательские процессы

Рис.6а

研究以Двухфункциональная добавка (МАА)Для ядра была создана полная техническая линия от устройства малой площади до модуля большой площади, а также в сочетании с теоретическими расчетами для углубленного анализа механизма действия.

1. Система ключевых материалов: ПринятиеFACПеровскит (ФАИАПБИДиАCsBr) СовокупностьС60Электронный уровень,поли-4paczСамосборка мономолекулярного слоя, а также внедрение инновацийМААДвухфункциональная добавка.

2. Маршрут технологического маршрутаА.

л Обработка фундамента и подготовка функционального слояА.Свободное осуществлениеПосле стандартной очистки фундамента последовательное осаждениеНиоксЭлектрические отверстия, передающие слои иSAMИнтерфейсный слой

л Подготовка кальциево - титановых пластов: Разные концентрацииМААВведите раствор предшественника, используйтеосаждение клинковым покрытиемПри вакуумной обработке и тепловом отжиге образуется высококачественная пленка

л Полнота устройства: Подготовлено по порядкуПЕАИПассивный слой,СА/ БКПЭлектронный уровень иКуЭлектроды.Все процессы, кроме металлических электродов, выполняются в воздушной среде.

3. Масштабирование проверки: Успешное расширение программы до5 х 5 сми14×14 смБольшая площадь базовой пластины, через технологию лазерной разметки для достижения последовательного соединения подсистем, геометрический коэффициент заполнения модуля до96%А.

4. Теория и проверка производительностиФункциональная теория плотности (ДФТ) Расчеты разъясняютсяМААМеханизм подавления дефектов и проведение долгосрочных испытаний на стабильность в условиях фототермальных и влажных температур для полной проверки эффекта добавки.

Методы и результаты

квазифермионное деление(QFLS)

Квазифермионное деление (QFLSОн является ключевым индикатором для измерения потенциала открытого напряжения материала и в то же время может выявить источник нерадиоактивных композитных потерь. Квантовая производительность фотолюминесценции (ПЛКИ) Измеряем.Количественная оценкаМААЭффект пассивации дефектовА.

Результаты показали,проходитьМААОбработанные перовскитные пленки,ПЛКИДо0,94%Больше, чем в контрольной группе.0,25%. Это означает, что нерадиоактивные композиции в пленке значительно уменьшаются, что указывает на производительность устройства, особенно напряжение открытого контура (ЛОС) Повышение. согласноПЛКИРасчет значений,ΔQFLSУвеличилось.34,04 меВЭто с полным устройствомЛОСУвеличение соответствует.

Рисунок 4g. Значения PLQY пленок перовскита без или с МАА, отложенных на стеклянные подложки.

Новейшие технологии.QFLS-КартировщикАнализируйте верхний предел потенциала материала!

Компания Enlitech QFLS-MaperПозвольте вамКонкурентоспособный1 / 5Преимущества затратМожно получитьКартирование QFLSиQFLSИзображениеЧеткое отображение пространственного распределения квазиферметрового энергетического уровня, чтобы качество материала было ясным с первого взгляда!

Отслеживайте нашу динамику и получайте информацию о новых технологиях в первый раз!

Дж-ВИзмерение кривых(ток-кривая напряжения)

Дж-ВКривые используются для непосредственного измерения солнечных элементов и модулей.КПД фотоэлектрического преобразования(ПСЕ)Плотность тока короткого замыкания(Jsc)Открытое напряжение(Voc)& Коэффициент заполнения(FF)А.

Результаты:

Б Устройства малой площади: ОптимизацияМААОбработанные малогабаритные перовскитовые солнечные батареи (эффективная площадь)0,09 см²(Достигнуто)25,52% ПСЕКонкретные параметры являютсяJsc 24,76 мА смА²АВок 1.203 ВиФФ 85,68%. Для сравнения, контрольная группа устройствПЦЕза23.46%В основном из - заВоциФФЗначительное снижение. Кроме того,МААКоэффициент задержки (H-индекс) Для0,63%Это значительно лучше, чем в контрольной группе.2.17%

Б Средний модуль: Расширить программу до11,09 см²Модуль,МААОбработанный модуль реализован при обратном сканировании. 22,87%的ПЦЕ(СтабильностьПЦЕза22,48%), егоВоцза5,952 ВАJsc 4,70 мА смА²АФФ 81,75%И показывает хорошую воспроизводимость. МодульныйH-индексза1.48%Контрольная группа является2,61% [С5]А.

Б Модуль большой площади: На большей площади (113.00 см²) В модуле,МААОбработанные устройства также реализованы. 20,18%的ПЦЕА.

Рисунок 6b. Кривые J-V чемпионов PSC для управления и MAA

Рисунок 6с. Кривые I-V PSM-чемпионов без или с модификацией MAA (площадь диафрагмы 11,09 см2, 5 подклеток)

Рисунок 6f. Кривые I-V PSM-чемпионов с модификацией MAA (площадь диафрагмы 113,00 см2, 14 подклеток)

При измерении эффективности солнечных батарейEnliTech的СС-X AM1.5Gимитатор солнечного света стандартного спектраПредоставленоСтабильный и точный.АМ1.5GИсточник светаИ, его А+Спектральный классОбеспечить доступ к новым солнечным батареям (например, перовскитам)/Точное представление кремниевых слоистых батарей).

Внешняя квантовая эффективность(EQE)Спектр

EQEСпектральные измерения используютсяОценить эффективность устройства в преобразовании падающих фотонов в электроны (электрические токи) при различных длинах волн светаОн может проверитьДж-ВизмеренныйJSCЗначения и обеспечивают характеристики реакции устройства в различных спектральных диапазонах.

Результаты показали, что устройствоEQEСпектральный интеграл JSCЗначение23,73 мА смА²И,Дж-ВРезультаты измерений совпадают.(Рисунок S24)

Анализ квантовой эффективности солнечных батарей,EnliTech的QE-RКвантовая система измерения эффективностиГлобальный.Тысяча.Множество статейСКИВыбор доверительных документов. Он предоставляет EQE/IQE/IPCE/SRВозможности тестированияЕсть, есть 300-2500 нмШирокий диапазон волнивыше99,5%ПовторяемостьА.

Другие признаки

тонкопленочный морфологический и кристаллический структурный анализ(SEM, AFM, XRD, GIWAXS) ОценкаМААВоздействие на микроструктуру плёнки перовскита.МААВведите размер зерна из199 нмУвеличение386 нмСнижается шероховатость пленки,(100)Приоритетная ориентация кристалла усиливается, а остаточная деформация растяжения значительно уменьшается.(рис. 2a-i)

кинетический анализ носителей(PL, TRPL, FLIM) Оцените эффект пассивации дефекта и характеристики передачи заряда.МААПосле обработкиПЛИнтенсивность значительно возросла, срок службы носителей от366,9 нсПродление до867,1 нсА,ФЛИМПоказать интерфейс для повышения эффективности электронного извлечения.(рис. 4d-f)

Потенциал структуры и поверхности полосы(UPS, KPFM) анализМААРегулирующая роль выравнивания энергетических уровней.МААОбработка перемещает функцию работы вверх, дно полосы соответственно вверх, пленка становится сильнеенТиповые характеристики,КПФМПоказать более равномерное распределение потенциала поверхности, что облегчает передачу заряда.(рис. 4а-с)

Мониторинг кристаллической динамики в реальном времени(Локальный оптический микроскоп,На местеПЛ) отслеживаниеМААМеханизмы регулирования процесса кристаллизации.МААЗначительная задержка скорости кристаллизации, расширение окна процесса, отжиг в процессеПЛПостоянное повышение прочности показывает улучшение качества пленки.(рис. 3a-h)

Проверка теоретических расчетов(ДФТ) УточнениеМААМолекулярный механизм подавления дефектов. Расчеты показываютМААФормирование дефектов свободных мест после адсорбции может быть улучшено, эффективное подавлениеVPbАVIАВФАТакие дефекты образуются.(Рис. 4h)

Теплоустойчивость и антиоксидантность(Температура на местеXRD,Масс - спектрометрический анализ) ОценкаМААЗащита стабильности материала.МААТемпература термического разложения пленки от160°СПовышение до180°СЕсть восстановлениеИ2заЯАСпособность эффективно подавлять окисление прекурсоров.(рис. 5a-i)

Долгосрочная эксплуатационная стабильность(Фототермия/Гидротермальные испытания) Проверка долговечности упаковки в условиях практического применения. В фототермальных условиях1120Оставить после часа94,5%Эффективность, в жарких и влажных условиях550Оставить после часа95,6%Эффективность.(рис. 6g-h)

заключение

Исследовательская группа успешно разработалаАспирин (МААСтратегия двойной функциональной добавкиСистематически решаются проблемы управления кристаллизацией и экологической стабильности при производстве крупномасштабных солнечных модулей из перовскита.

Основные технологические прорывы:

1. оптимизация кристаллической динамикиА.МААЗадержать скорость кристаллизации и расширить окно процесса, размер зерна от199 нмЗначительное увеличение386 нм，(100)Кристаллическая приоритетная ориентация усиливается, остаточная деформация значительно уменьшается.

2. Эффективная пассивация дефектов: Срок службы носителя от366,9 нсПродление до867,1 нсА,ПЛКИот0,25%Повышение до0,94%А,ДФТПодтверждение расчетовМААЭффективное подавление образования дефектов вакансий.

3. Регулирование полосы и передача заряда: Функция работы от-4,85 ЭВКорректировка на-4,64 ЭВСпособствовать переносу нижней части полосынХарактеристики типа, распределение потенциала поверхности более равномерно, эффективность извлечения электронов интерфейса повышается.

4. Повышение экологической стабильности: Температура термического разложения от160°СПовышение до180°СВыше,МААВосстановительные свойства эффективно подавляют окисление предшественника и повышают существенную стабильность материала.

5. Свойства устройства:

• Небольшая площадьПСКДостигнуто25,52%Эффективность

• 11,09 см²Реализация мини - модуля22,87% ПСЕ(Стабильная эффективность22,48%)

• 113.00 см²Большие модули достигают20,18% ПЦЕ

Превосходная долгосрочная стабильность: фототермальные условия1120Оставить после часа94,5%ЭффективностьВлажные и тепловые условия550Оставить после часа95,6%Эффективность

Источник: Advanced Energy Materials DOI: 10.1002 / aenm.202502193

Эта статья для Enlitech Light Technology переписана для научного обмена Если есть какие - либо нарушения, пожалуйста, сообщите