33.25% Efficiency, 96% MPPT Retention Pagkatapos ng 1000 Oras:

Mabilis na sagot: Ang isang perovskite-silicon tandem cell ay umabot sa 33.25% efficiency habang pinapanatili ang 96% ng maximum power point nito pagkatapos ng 1000 oras ng pagsubok. Ang kombinasyong iyon ang punto: ang mga tandem efficiency record ay hindi na ang hadlang, ang stability ang hadlang. Ang cell ay nagpapatong ng perovskite top junction sa ibabaw ng silicon bottom junction upang ang bawat isa ay sumipsip ng bahagi ng spectrum na pinakamahusay nitong naiko-convert, na siyang nagtutulak sa efficiency na lampas sa humigit-kumulang 27% na kisame ng single-junction silicon cell. Ang resulta ng stability ay may kinalaman sa damp-heat exposure sa 85 °C, at ang mga pagsukat ay gumamit ng spectral ranges sa paligid ng 400 nm, 750 nm at 1150 nm. Para sa module manufacturing, ang mga tandem cell ay nagpapataw ng mas makitid na lamination windows kaysa sa silicon lamang, dahil ang perovskite layer ay mas sensitibo sa moisture at temperature kaysa sa silicon sa ilalim nito.

PV Module Manufacturing · ni Jerry, Ooitech

Pagpapakilala ng Produkto

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

Ang malawakang ginagamit na ALD-SnOx electron transport layer ay nahaharap sa thickness trade-off dahil sa mataas na resistivity nito. Masyadong makapal, at tumataas ang series resistance. Masyadong manipis, at hindi nito kayang harangan ang sputter damage o ion diffusion. Upang pag-aralan ito, ang isang perovskite composite MPPT tester na gumagamit ng AAA-grade LED solar simulator bilang aging light source ay makokontrol ang cell temperature sa ilang paraan at mapapamahalaan ang nakapaligid na kapaligiran, 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 dense barrier. Hinahati nito ang charge extraction at physical blocking sa dalawang magkahiwalay na trabaho. Ang single-junction wide-bandgap perovskite cells na may ganitong istruktura 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, hawak pa rin nila ang 96% ng kanilang initial efficiency, na sumusuporta sa interface strategy.

Technical Parameters

Mga Espesipikasyon ng Perovskite Composite MPPT Tester

Mga Teknikal na Kalamangan

ALD Bilayer Fabrication at Electrical Performance

Ang single-junction tests ay nagpakita na ang SnOx ay pinakamahusay sa 150 cycles. Ang pagpapakapal nito ay nagtaas ng series resistance at nagpababa ng fill factor. Upang mapagaan ang resistivity limit, ang mga may-akda ay nagdagdag ng ALD-grown AZO interlayer. Dalawang stack ang inihambing: 250-cycle SnOx kumpara sa 100-cycle SnOx kasama ang 400-cycle AZO.

Ang J-V measurements ay nagpakita na ang SnOx/AZO combination ay nagtaas ng device performance. Ang energy level analysis ay natuklasan na ang conduction band minimum ay bumababa mula SnOx patungong AZO patungong IZO, na bumubuo ng mas kanais-nais na staircase band alignment na nagpapababa ng interface extraction barrier. Ang c-AFM ay nagpakita na ang SnOx/AZO at purong AZO ay mas mahusay na nagko-conduct kaysa sa purong SnOx. Ang KPFM ay nagpakita ng mas uniform na surface potential at mas mababang defect density sa SnOx/AZO perovskite film. Ang transient absorption spectroscopy ay nagkumpirma ng mas mabilis na carrier extraction sa SnOx/AZO.

Pinipigilan ng ALD Layer ang Degradation

Pagkatapos ng 400 oras ng aging sa 85°C sa ilalim ng pag-iilaw, ang SnOx samples ay nagpakita ng mas malakas na lead iodide absorption sa UV-vis, metallic Pb⁰ diffraction peaks sa XRD, at interface voids kasama ang bulk loss sa cross-section SEM. Sa SnOx/AZO samples, ang mga palatandaan ng degradation na ito ay mas mahina. Ang TOF-SIMS ay nagpakita ng matinding Ag penetration sa perovskite layer at matinding I⁻ diffusion sa SnOx devices, habang ang SnOx/AZO devices ay hindi nagpakita ng malinaw na ion diffusion.

Pagkatapos ng 7 araw sa 85% RH, ang SnOx-covered film ay nagkaroon ng dilaw na δ phase, ngunit ang SnOx/AZO ay nanatiling itim. Ang PLQY measurements ay nagpakita ng mas mababang non-radiative recombination loss at mas mataas na PLQY retention pagkatapos ng aging para sa SnOx/AZO. Ang KPFM ay nagpakita ng malaking pagtaas sa surface defect density para sa aged SnOx sample, habang ang SnOx/AZO ay halos hindi nagbago.

Application ng Produkto

Single-Junction Cell Performance at Stability

Sa single-junction devices na may istrukturang ITO / NiOx / Me-4PACz / perovskite / C60 / ALD layer / Ag, ang SnOx/AZO champion ay umabot sa 23.47% efficiency, VOC 1.27 V, FF 83.92%, JSC 22.07 mA/cm², na may hysteresis na malinaw na nabawasan. Ang EQE-integrated current density ay 21.62 mA/cm², mas mataas kaysa sa SnOx device na 20.92 mA/cm². Ang stabilized power output ay 23.12%. Ang Urbach energy ay 13.11 meV, mas mababa kaysa sa SnOx device na 16.38 meV.

Sa stability, pagkatapos ng 1100 oras ng dark aging sa 85°C ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 90% ng initial efficiency nito, habang ang SnOx ay bumaba sa 85% pagkatapos ng 600 oras. Sa ilalim ng 85°C na may pag-iilaw, ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 80% pagkatapos ng 300 oras, habang ang SnOx ay bumaba sa ibaba ng 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.

Tandem Cell Performance at Stability

Ang ALD bilayer ay isinama sa isang perovskite/TOPCon silicon tandem device. Ang HAADF-STEM ay nagpakita ng 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 ang EDS ay nagpakita ng uniform na Zn distribution 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 halos walang hysteresis. Ang EQE ay nagpakita ng 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 ng 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 ng 80% sa loob ng 200 oras. Pagkatapos ng 1000 oras ng tuloy-tuloy na pag-iilaw, ang SnOx/AZO ay nanatili sa itaas ng 96%, habang ang SnOx ay bumaba sa ibaba ng 80% sa loob ng 300 oras.

Buod ng Mekanismo

Ang bentahe ng SnOx/AZO bilayer ay bumaba sa dalawang bagay. Ang conductive AZO cap ay nagpapabilis ng electron extraction at nagbabawas ng interface charge buildup, na pumipigil sa reaction-driven interface degradation. Kasabay nito, ang dense bilayer ay gumaganap bilang epektibong ion at moisture barrier, na humaharang sa iodide-induced silver corrosion at Ag⁺ migration papasok 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 magkasamang nagpapatibay sa durability ng device.

Ginagamit ng pag-aaral na ito ang all-ALD SnOx/AZO bilayer upang pigilan ang interface-reaction-driven degradation sa perovskite/silicon tandem cells. Pinagsasama ng bilayer ang magandang band alignment ng SnOx sa mataas na conductivity at dense barrier function ng AZO, na nagbabawas ng charge accumulation at humaharang sa ion diffusion at moisture ingress. Ang single-junction devices ay umabot sa 23.47% efficiency, ang tandem devices ay 33.25%, at pareho ay nanatili sa itaas ng 96% ng initial 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 tumutukoy sa tunay na landas patungo sa mga cell na parehong efficient at durable.

Ang perovskite composite MPPT tester, na binuo sa paligid ng A+AA+ LED solar simulator bilang aging light source, ay nagbibigay ng matibay na suporta sa pananaliksik ng perovskite solar cell. Dahil ang mga perovskite cell ay napakasensitibo sa liwanag at temperatura, ang kanilang maximum power point ay patuloy na nagbabago. Sinusubaybayan at nilo-lock ng MPPT controller ang puntong iyon sa real time, kaya ang sistema ay laging naglalabas sa pinakamahusay na power nito. Pinapakinabangan nito ang energy yield at pinapabuti ang stability at economics ng buong PV system.

Reference: Suppressing Interfacial Reactions in Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via an All-ALD SnOx/AZO Bilayer

Pananaw ng Ooitech

Ang namumukod-tangi dito ay ang ideya ng "functional decoupling," na hinahayaan ang isang manipis na layer na humawak ng band alignment at ang isa pa ay humawak ng blocking, sa halip na pilitin ang isang SnOx film na gawin ang parehong trabaho at matalo sa isa sa mga ito. Sa panig ng produksyon, ang ALD stack uniformity sa isang full-size module ay eksaktong kung saan mahalaga ang line control at metrology, at ito ang uri ng proseso na aming pinagtuunan ng pansin kapag nagtatayo ng module lines. Kung gusto mong makita pa kung paano talaga nagsasama-sama ang perovskite at tandem module manufacturing sa factory floor, ang Ooitech YouTube channel (www.youtube.com/ooitech) ay sulit na i-follow.