Introduksyon ng Produkto

Ang perovskite/silicon tandem cells ay umabot na sa 35% efficiency. Ang problema ay ang stability. Ang mga device na ito ay malayo pa sa 25-taong lifetime na kailangan ng commercialization, at ang ugat ay nasa mga interfaces. Nag-iipon ang charge doon, at ang pag-iipon na iyon ay nagti-trigger ng redox reactions at ion migration.

Ang malawakang ginagamit na ALD-SnOx electron transport layer ay may trade-off sa kapal dahil sa mataas na resistivity nito. Masyadong makapal, tataas ang series resistance. Masyadong manipis, hindi nito kayang harangan ang sputter damage o ion diffusion. Upang pag-aralan ito, isang perovskite composite MPPT tester na gumagamit ng AAA-grade LED solar simulator bilang aging light source ay maaaring kontrolin ang cell temperature sa iba't ibang paraan at pamahalaan ang paligid, na nagpapatakbo ng long-term stability tests.

Ang gawaing ito ay bumubuo ng SnOx/AZO bilayer sa pamamagitan ng all-ALD process. Ang isang ultrathin SnOx ay nagpapanatili ng band alignment, habang ang isang conductive AZO layer ay nagbibigay ng low-resistance path at nagsisilbing siksik na barrier. Hinahati nito ang charge extraction at physical blocking sa dalawang magkahiwalay na trabaho. Ang single-junction wide-bandgap perovskite cells na may ganitong structure ay umabot sa 23.47% efficiency, at ang tandem devices ay umabot sa 33.25%. Pagkatapos ng 1000 oras ng tuloy-tuloy na pag-iilaw, nanatili silang 96% ng kanilang initial efficiency, na sumusuporta sa interface strategy.

Mga Teknikal na Parameter

Mga Specifications ng Perovskite Composite MPPT Tester

Mga Teknikal na Bentahe

ALD Bilayer Fabrication and Electrical Performance

Single-junction tests showed SnOx performs best at 150 cycles. Going thicker raised series resistance and dropped the fill factor. To ease the resistivity limit, the authors added an ALD-grown AZO interlayer. Two stacks were compared: 250-cycle SnOx versus 100-cycle SnOx plus 400-cycle AZO.

J-V measurements showed the SnOx/AZO combination lifted device performance. Energy level analysis found the conduction band minimum steps down from SnOx to AZO to IZO, forming a more favorable staircase band alignment that lowers the interface extraction barrier. c-AFM showed SnOx/AZO and pure AZO conduct much better than pure SnOx. KPFM showed a more uniform surface potential and lower defect density on the SnOx/AZO perovskite film. Transient absorption spectroscopy confirmed faster carrier extraction with SnOx/AZO.

ALD Layer Suppresses Degradation

After 400 hours of aging at 85°C under illumination, the SnOx samples showed stronger lead iodide absorption in UV-vis, metallic Pb⁰ diffraction peaks in XRD, and interface voids plus bulk loss in cross-section SEM. In the SnOx/AZO samples, these degradation signs were much weaker. TOF-SIMS showed heavy Ag penetration into the perovskite layer and severe I⁻ diffusion in the SnOx devices, while the SnOx/AZO devices showed no obvious ion diffusion.

After 7 days at 85% RH, the SnOx-covered film developed a yellow δ phase, but SnOx/AZO stayed black. PLQY measurements showed lower non-radiative recombination loss and higher PLQY retention after aging for SnOx/AZO. KPFM showed a big jump in surface defect density for the aged SnOx sample, while SnOx/AZO barely changed.

Product Application

Single-Junction Cell Performance and Stability

In single-junction devices with the structure ITO / NiOx / Me-4PACz / perovskite / C60 / ALD layer / Ag, the SnOx/AZO champion reached 23.47% efficiency, VOC 1.27 V, FF 83.92%, JSC 22.07 mA/cm², with hysteresis clearly reduced. The EQE-integrated current density was 21.62 mA/cm², above the SnOx device's 20.92 mA/cm². Stabilized power output was 23.12%. The Urbach energy came in at 13.11 meV, below the SnOx device's 16.38 meV.

Sa katatagan, pagkatapos ng 1100 oras ng dark aging sa 85°C, ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 90% ng paunang kahusayan nito, habang ang SnOx ay bumaba sa 85% sa loob ng 600 oras. Sa ilalim ng 85°C na may ilaw, ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 80% pagkatapos ng 300 oras, habang ang SnOx ay bumaba sa ibaba 60% pagkatapos ng 200 oras. Sa MPPT testing, ang SnOx/AZO ay nanatili sa 96% pagkatapos ng 2000 oras, habang ang SnOx ay bumaba sa 80% pagkatapos ng 700 oras.

Pagganap at Katatagan ng Tandem Cell

Ang ALD bilayer ay isinama sa isang perovskite/TOPCon silicon tandem device. Ipinakita ng HAADF-STEM ang isang tuloy-tuloy, siksik na bilayer na may SnOx na humigit-kumulang 10 nm at AZO na humigit-kumulang 60 nm, walang pinholes o delamination. Kinumpirma ng HR-TEM na ang SnOx ay amorphous, at ipinakita ng EDS ang pantay na distribusyon ng Zn sa AZO.

Ang champion tandem device ay umabot sa 33.25% efficiency, VOC 1.98 V, JSC 20.83 mA/cm², FF 80.71%, na may halos walang hysteresis. Ipinakita ng EQE ang top at bottom cell photocurrents na 20.43 at 20.40 mA/cm², isang magandang tugma. Ang stabilized power output ay 32.38%.

Pagkatapos ng 1000 oras ng thermal aging sa 85°C, ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 90% efficiency, habang ang SnOx ay bumaba sa ibaba 90% sa loob ng 400 oras. Sa damp-heat testing (double 85), ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 92% pagkatapos ng 400 oras, habang ang SnOx ay bumaba sa ibaba 80% sa loob ng 200 oras. Pagkatapos ng 1000 oras ng tuloy-tuloy na ilaw, ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 96%, habang ang SnOx ay bumaba sa ibaba 80% sa loob ng 300 oras.

Buod ng Mekanismo

Ang bentahe ng SnOx/AZO bilayer ay bumababa sa dalawang bagay. Ang conductive AZO cap ay nagpapabilis ng electron extraction at pumutol sa interface charge buildup, na sumusupil sa reaction-driven na interface degradation. Kasabay nito, ang siksik na bilayer ay nagsisilbing epektibong ion at moisture barrier, na pumipigil sa iodide-induced silver corrosion at Ag⁺ migration papunta sa perovskite. Ang mas mabilis na electron extraction na sinamahan ng physical ion blocking ay nagbibigay ng 'functional decoupling' mechanism, kaya ang dalawang epekto ay nagpapatibay sa device durability nang magkasama.

Ang pag-aaral na ito ay gumagamit ng all-ALD SnOx/AZO bilayer upang sugpuin ang interface-reaction-driven degradation sa perovskite/silicon tandem cells. Ang bilayer ay nagpapares ng magandang band alignment ng SnOx sa mataas na conductivity at siksik na barrier function ng AZO, na pumutol sa charge accumulation at pumipigil sa ion diffusion at moisture ingress. Ang single-junction devices ay umabot sa 23.47% efficiency, tandem devices sa 33.25%, at pareho ay nanatili sa itaas ng 96% ng paunang efficiency pagkatapos ng 1000 oras ng MPPT. Ipinapakita nito kung gaano kahalaga ang interface engineering sa pagbuo ng high-efficiency, stable perovskite/silicon tandem PV, at itinuturo ang isang tunay na landas patungo sa mga cell na parehong mahusay at matibay.

Ang perovskite composite MPPT tester, na binuo sa paligid ng isang A+AA+ LED solar simulator bilang aging light source, ay nagbibigay ng malakas na suporta sa pananaliksik ng perovskite solar cell. Dahil ang mga perovskite cell ay napaka-sensitive sa liwanag at temperatura, ang kanilang maximum power point ay patuloy na nagbabago. Ang MPPT controller ay sumusubaybay at nagla-lock sa puntong iyon sa real time, kaya ang sistema ay palaging naglalabas ng pinakamahusay na kapangyarihan. Iyan ay nagpapalaki ng energy yield at nagpapabuti sa stability at ekonomiya ng buong PV system.

Sanggunian: Pagsugpo sa mga Interfacial Reaction sa Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells sa pamamagitan ng All-ALD SnOx/AZO Bilayer

Pananaw ng Ooitech

Ang kapansin-pansin dito ay ang ideya ng "functional decoupling", na nagpapahintulot sa isang manipis na layer na humawak ng band alignment at isa pa para sa blocking, sa halip na pilitin ang isang solong SnOx film na gawin ang parehong trabaho at mawalan sa isa sa mga ito. Sa panig ng produksyon, ang ALD stack uniformity sa buong full-size na module ay eksaktong kung saan mahalaga ang line control at metrology, at ito ang uri ng detalye ng proseso na pinag-aaralan namin kapag nagtatayo ng mga module line. Kung gusto mong makita pa kung paano aktwal na nagtatagpo ang perovskite at tandem module manufacturing sa factory floor, ang Ooitech YouTube channel (www.youtube.com/ooitech) ay worth a follow.