Forschungshintergrund und Herausforderungen: Hochleistungs-strukturiertes Perovskit/Technologische Engpässe für Siliziumschichten-Solarzellen

1. Technisches Potenzial und Branchenpraxis

Perovskit/Siliziumschicht Solarzellen durch EnergienutzungReife Siliziumfertigungslinieund verwirklichenHochleistungsumwandlungseffizienz (PCEIm Fokus der Wissenschaft und der Industrie. In den letzten JahrenPCEDer Durchbruch stammt hauptsächlich aus: Optimierung der Lichtmanagementtechnologie, Verbesserung der Perovskit-Kristallqualität und Passivierung von Mängeln, Entwicklung von Hollow-selektiver Selbstmontageschicht und Perovskit/Elektronische Übertragungsschicht (C60SchnittstellenpassivationsstrategieFortschritte.

Die bestehenden effektiven Passivierungsstrategien werden jedochLösungsverarbeitung von flachen SubstratenHäufig werden Siliziumbatterien benötigt.Maßgeschneiderte Behandlung(z.B. zusätzliches Polieren oder die Größe der Pyramide anpassen). Diese mitIndustriestandard SiliziumtechnologieZufällige Pyramidenform (Höhe)> 1 μmweit über die Perovskitdicke hinaus) besteht ein wesentlicher Konflikt, der es schwierig macht, effiziente Strategien zu integrieren.Texturiertes Siliziumsubstrat.

2. Die zentrale Herausforderung von texturierten Batterien

Basierend auf großer SiliziumstrukturTexturiertes Perovskit/SiliziumbatterienObwohl vorhandenHerstellungskosten VorteileundAusgezeichnetes Lichtmanagementaber bei der Umsetzung wirksamer Perovskit/ C60Wichtige technische Hindernisse bei der Passivierung der Schnittstelle führen im Vergleich zu flachen GerätenSpannung (VOCVerluste übersteigen100 mV.

3. Elektrische Mechanismen für Leistungsverluste

Eine detaillierte Analyse zeigte, dass der Leistungsverlust von texturierten Batterien auf folgende elektrische Probleme zurückzuführen ist:

• Kann eine Fehlerwirkung haben: Zwischen Perovskit und ElektronenübertragungsschichtGroße Leitungsverschiebung (ΔEC, ETLverursacht schwere Ungleichgewichte der Trägerkonzentration am oberen KontaktDieser Effekt erstreckt sich auf das gesamte Perovskit-Volumen.

• Schnittstellenverlust: Trägerkonzentrationsungleichgewicht ausgelöstHohe SchnittstellenkomplexitätDas führt direkt VOCerheblicher Rückgang

• Verschlechterte Übertragungsleistung: Die mittlere Trägerkonzentration der Absorptionsschicht ist begrenzt.Interne LeitfähigkeitSchwere Trägertransmissionen und selektive Verluste verursachen, die sich alsFüllfaktor (FF(Schlechte Leistung)

Forschungsteam und Hauptergebnisse

Diese Studie wurde vonFraunhofer Institut für Solarenergie (Fraunhofer ISEvon)Oussama Er-RajiProfessor undvon Stefan W. Glunz教授König Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUSTvon)Stefaan De WolfDie Forschungsergebnisse werden in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht WissenschaftDas Forschungsteam hat erfolgreich eine bahnbrechende Schnittstelleningenieurstrategie vorgeschlagen, die den industriellen Standard für strukturiertes Perovskit erheblich verbessert./Leistung und Stabilität von Silizium-Solarzellen.

Hauptforschungsstrategien

• Gemischte zweistufige Perovskit-Ablagerung: Kompatibel mit industriellen Standards für strukturierte Siliziumsubstrate

• PDAIOberflächenbehandlungstechnik: Einführen1,3-Dioamino-Propan-Dihydroxid für Perovskit-Oberflächenbehandlung, Perovskit und Elektronenübertragungsschicht zu reduzieren (C60Verschiebung der Leitstreifen zwischen und induziert die Akkumulation von Elektronen innerhalb der gesamten Perovskit-Absorptionsschicht

Forschungsergebnisse und technische Perspektiven

Abbildung 4D

• Kerninnovation: Deep Field Effect Passivity-Mechanismus für die Akkumulation von Elektronen

• Durchbrechen der herkömmlichen Schnittstellenpassivation unterdrückt nur die Grenzen der Schnittstellenkomposition,PDAIInduzierung einer signifikanten Elektronenakkumulation innerhalb der gesamten Perovskit-Absorptionsschicht

• Erfolgreich Perovskit reduzieren/ C60Schnittstellenführerverschiebung (ΔEC, ETLReduzierung der Schnittstellenkomponentenverluste

• Verbesserung der Perovskit-Absorptionsschichtleitfähigkeit, erhebliche Reduzierung der Trägertransmissionsverluste und Verbesserung der Füllfaktorleistung

• Geräteleistung Meilenstein durchbrochen

• Energieumwandlungseffizienz (PCE）Da 33.1%Texturierte Batterien mit neuen Höhen

• Spannung (VOC）bis 2,01 VBeseitigung vergangener Texturierungsgeräte> 100 mVLeistungsverlust

• Füllfaktor (FF）Signifikante Verbesserungen, die die Wirksamkeit einer Strategie zur Reduzierung von Übertragungsverlusten bestätigen

• Die Leistung einer industriell kompatiblen Architektur ist vergleichbar mit derzeitigen Rekordaufbewahrungsgeräten

• Ausgezeichnete Stabilität und Potenzial für industrielle Anwendungen

• ErhaltenZertifiziert31.6%StabilPCEPraktischer Anwendungswert zeigen

• PDAIBearbeitung durch Unterdrückung der Ionenmigration zur erheblichen Verbesserung der langfristigen Betriebsstabilität des Geräts

• Ausgezeichnete Leistungen in heißen und feuchten Außenumgebungen an der Rotmeerküste und bei feuchten HitzeprüfenFFundVOCVerlust mit guter Widerstandsfähigkeit

• Die Strategie zeigt Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Forschungseinrichtungen und beweist die Machbarkeit der Industrialisierung

Experimentelle Schritte und Prozesse

Abbildung 4B

1. Texturierte Silizium Boden Batterie Vorbereitung

Anwendung250 μmdickpTyp schwebende Zone Silizium Wafer (Widerstand)1 Ω· cm）， 利用KOHLösung für die industrielle Standard-doppelseitige zufällige Pyramide Texturierung, Bildung1 bis 4 μmDie hohe Pyramidenstruktur. Nach chemischer Reinigung mit OzonPECVDTechnologie auf doppelter Seite/Doping nicht kristallines Silizium Passivierungsschicht (~ 27 nmund auf der Vorderseite bzw. Rückseite gespritztITOUmstrukturierung (20 nm(und vollständig)ITO/AgElektrodenstruktur. Schließlich wird der Wafer-Laser als2,2×2,2 cm²oder2,5 x 2,5 cm²Substrat, Reservierung1×1 cm² ITOSchweißplatte als Aktivbereich.

2. Mischte Ablagerungstechnologie für Perovskit-Top-Batterien

Siliziumsubstrat durch Ethanol gereinigt undUV-/Nach der Ozonbehandlung wird zunächst die Beschichtung abgelegtDie Me-4PACzLohlübertragungsschicht. Perovskit AbsorptionsschichtInnovative gemischte zweistufige Verdampfung/RotationsmethodeVorbereitung: (ein)Zusammen verdampfenPbI₂von CsXAnorganisches Skelett (~ 550 nm）， (Zwei)Dynamische RotationFAI/FABrHalogenidlösung (mit geringen Mengen Harnstoffkristallisator) und durch AnpassungFABr/FAIProportionelle Steuerung der Zielbandlücke (1.67 oder1,70 eV). Nach Fertigstellung in der Luft100°CAbfeuern 10 Minuten.

3. PDAIImplementierung der Schnittstellenpassivationsstrategie

Nach der Bildung der Perovskit-Schicht wurdeKerninnovationstechnologien-1,3-Aminopropan-Dihydroxid (PDAI(Oberflächenbehandlung).PDAILöslich in Chlorbenzin/In einer Mischung aus Isopropanol könnenDrehen oder TauchenMethode Ablagerung (Tauchbeschichtung zeigt gute Skalierbarkeit), anschließend100°CAbfeuern 3 Minuten, um Perovskit zu erreichen/ C60Die Tiefenfeldeffekte der Schnittstelle passivieren.

4. Elektroden und optische Schichtkonstruktion

FertiggestelltPDAINach der Behandlung verdampft das Vakuum in der ReihenfolgeC60Elektronische Übertragungsschicht (18 nm），ALDAblagerungSnOₓ Pufferschicht (15 bis 30 nm，80°C(Shielding Spritzoberste transparente Leitoxide)ITOoderInformationen(Verdunsten)AgObere Elektrode (650 nmSchließlich heiß verdampfen.MgFₓ Anti-Reflexionsschicht (140 nm). Alle Verdampfungsprozesse werden genau durch Quarzkristallmikrowaagen überwacht.

5. Stabilitätsbewertung und Verpackung

Zur Beurteilung der langfristigen StabilitätPVVerbinden Sie die Batterie mit einem Band und Silbermassa und verpacken sie in industrieller Qualität. Die Verpackungsstruktur enthält Solarglas,TPUVerpackungsmittel undBIBKantendichtungsmittel, insgesamt in Vakuumlaminieren120°Cbearbeiten 20 Minuten, um eine hervorragende Umweltschutzleistung zu gewährleisten.

Forschungsergebnisse und Charakterisierung

Quasi-Fermi-Spaltung(QFLS)Bildanalyse

QFLSOffene Schaltungsspannung zur Quantisierung von Materialien(VOC)Das Potenzial, Forschern zu helfen, die Quellen von Verlusten von nicht-strahlenden Komponenten zu verstehen und die Auswirkungen verschiedener Prozesse auf die Materialeigenschaften zu bewerten, um Beweise für Schnittstellentechnik und Materialoptimierung zu liefern.

Quasi-Fermi-Stufenspaltung von Referenz-Perovskitfilmen(iVOC)Bildanzeige mit hoher Raumvolatilität und Standardabweichung(σ)für38 mVDer Durchschnittswert ist1,23 VDurch. PDAINach der Behandlung,iVOCdie räumliche Gleichmäßigkeit erheblich verbessert,σReduzieren auf26 mVDurchschnittlichiVOCErhöht.20 mVErreichen1,25 VDas zeigt,PDAIEs besitzt leichte chemische Passivierungseigenschaften. In der AblagerungC60Anschließend auf den StackiVOCsinken80 mVbis1,15 Vund breiter verteilt.(σ = 65 mV)Aber... PDAIDer Stack nach PassivierungiVOCBleiben Sie im1,23 VAuch die Verteilung ist schmaler.(σ = 17 mV).

Abbildung 3AReferenzen undPDAINach der Behandlung von PerovskitfilmeniVOCBilder.

Um das Material genau zu beherrschenQFLSEigenschaften und schnelle Bewertung ihres Potenzials,EnlitechderQFLS-KarterDas Fermi-Prüfgerät ist idealEs kann sehr schnell (QFLSBild nicht verfügbar 3 Sekunden,Pseudo J-VKurve nicht erreichbar 2 Minuten) bietet intuitiveQFLSBild visualisieren und messeniVOCundPseudo J-VundPLQYundEL-EQEWichtige Parameter. Dies hilft den Forschern nicht nur, die Grenzen der Materialeffizienz schnell vorherzusagen, sondern ermöglicht auch die Visualisierung der Materialqualität und der quasi-fermitischen Energieverteilung auf einen Blick, was die Forschungs- und Entwicklungseffizienz erheblich verbessert.

J-VKurvenmessung

Wichtige Leistungsparameter zur direkten Bewertung von Solarzellen. gefälschtJ-V (Pseudo-J-V)Die Kurve wird verwendet, um den seriellen Widerstand eines Geräts zu quantifizieren.(RS)und Übertragungsverluste.

DurchPDAIStrategie, Geräte PCEvon29.1%Erhöhen auf32.3%Unter ihnen VOCvon1,83 VErhöhen auf1,94 V，FFvon79.4%Erhöhen auf81.6%. Die aufgezeichneten Geräte sind noch erreicht 33.1%derPCEund2,01 VderVOC.

gefälschtJ-VMessungen zeigen,PDAINach der Behandlung falscher Füllfaktor(pFF)mit der PraxisFFUnterschied von Referenzgeräten6%erheblich sinken auf3%Gleichzeitig,Leistungspunkte(MPP)Reihenwiderstand(RS)Auch aus 6 Ohm-Quadratzentimeter reduziert auf 3 Ohm-QuadratzentimeterDas zeigt,PDAIHauptsächlich durch Regulierung der Trägerdichte reduziertRSDer Beitrag von Nicht-Ohm reduziert somit die Übertragungsverluste.

Abbildung 4D Zeigt überlagerte SolarzellenJ-VKurven, ihrePCEErreichen33.1%，VOCfür2,01 VDies zeigt einen Durchbruch in der Leistung dieser Forschungsstrategie.

Abbildung 3E Darstellung von Referenzen undPDAIPassivierung der überlagerten SolarzellenJ-VgefälschtJ-Vund leitenJ-VKurve, intuitiv angezeigt.PDAIWie schrumpft manpFFundFFDie Lücke zwischen ihnen beweist ihre Wirksamkeit bei der Reduzierung von Übertragungsverlusten.

Abbildung S17A Weitere Angebote gibt esPDAIBearbeitung und keinePDAIBearbeitete Geräte unter Vor- und RückscannungJ-VDie Kurve und ihre detaillierten Photovoltaik-Parameter zeigen eindeutigPDAIinVOCundFFundPCEAufstieg auf.

Präzise durchführenJ-VKurvenmessung, insbesondere für die neue Generation von Solarzellen wie Perovskit/Siliziumbatterien,Enlitechder SS-X AM1.5GStandardspektraler Sonnensimulator Versorgt werden könnenA+Spektralgenauigkeit und ausgezeichnete Stabilität. Kombinieren sie IVS-KA6000Integrierte TestsoftwareNicht nur eine positive Umsetzung/UmkehrtIVScannen und Multi-Channel-Tests, mehrNRELFunktion näher zu erkennen.SS-XkombinierenSS-IRISTechnologie, die die Lichtintensität automatisch anpassen kann, ohne das Spektrum zu ändernSun-VocKomplexe Tests.

EQEMessungen

Die Messungen werden verwendet, um die Effizienz der Stromasammlung von Solarzellen bei unterschiedlichen Wellenlängen zu bestimmen und die Stromabstimmung zwischen den einzelnen Teilzellen der überlagerten Zelle zu bewerten.

PDAINach der Behandlung des Geräts Kurzschlussstromdichte(JSC)Unverändert bleibenDieses Ergebnis undEQEÜbereinstimmt mit den Reflexionsmessungen. Das Forscherteam hat auch die Perovskit-Bandlücke aus1,67 eVAnpassen an1,70 eVUm eine bessere Stromabstimmung zu erzielen, verbessert dies die Geräteleistung weiter.EQEDie Stabilität der Kurve beweist auch indirekt, dass die langfristige Stabilität des Geräts nicht beeinträchtigt wird.

Abbildung S17B Referenzen undPDAIHandhabungsgeräteEQEDie Messungen zeigen, dass die spektralen Reaktionskurven beider ähnlich sind, unterstützenJSCKonsistente Beobachtung.

Abbildung S17C Die entsprechenden Reflexionsmessungen wurden angezeigt, was die Vergleichbarkeit des optischen Managements weiter bestätigt.

Abbildung S23A Es zeigen verschiedene Bandlücken (1,67 eVund1,70 eV(Ausrüstung)EQEDie Messung unterstreicht, wie die Bandspaltanpassung die spektralen Absorptionsrande der Perovskit-Mineralbatterie beeinflusst, um eine Strompartigung zu erreichen.

Enlitechder QE-RQuanteneffizienzmesssysteme ist ein zuverlässiges Werkzeug in der Photovoltaik-Forschung, mit seiner Wiederholbarkeit und Genauigkeit, weit verbreitet in mehr als 500 Ein Photovoltaik-Forschungslabor und wurde1,000MehrereSCIZitate auf Artikel, darunter Flaggschiff-Zeitschriften wie Nature und Science.QE-RDas System wurde speziell mit zwei unabhängigen Sperrphasenverstärkern entwickelt, um die Quanteneffizienz von mehreren Solarzellen, einschließlich Perovskits, genau zu messen./Silizium-Solarzellen. Es bietetEQEundIPCEundSRundIQEEine Vielzahl von Daten wie Reflexionsgrad und kann Stromintegral berechnen.

UPSundAM-KPFMMessungen

UV-Elektronenspektrum(UPS)Funktionen zur Analyse von Folien(Wf)und Ionisierungspotenzial(IP)zur Untersuchung von Perovskit/ C60Die Schnittstelle kann ausgerichtet werden. Amplitudenmodulation Kelvin Sondekraftmikroskop(AM-KPFM)Es wird verwendet, um Änderungen in der Funktionsfunktion zu verifizieren und die Gleichmäßigkeit der Oberflächenpotentialverteilung zu beobachten.

UPSMessungen zeigen,PDAIPerovskitfilmfunktion nach Passivierung(Wf)Erhöht als Referenzprobe270 MeV(von4,49 eVHinzufügen4,76 eV)Ionisierungspotenzial(IP)Die Veränderung zeigt die Bildung der Dipole. Diese Dipolarbildung führt zuC60Die Verschiebung der Schnittstelle von der Referenzprobe180 MeVMinimieren auf70 MeV.AM-KPFMDie Ergebnisse zeigen auchPDAIDie Oberflächenpotentialverteilung nach der Behandlung ist gleichmäßiger.

Abbildung 2A Referenzen undPDAIBehandlung der Sekundäre Elektronenabschnittsbereiche der FolieUPSMessergebnisse.

Abbildung 2C Referenzen undPDAIBehandlung von Film undC60Karten mitbringen können.

Abbildung S9G Dann durchAM-KPFMDie Messungen zeigen die Referenz undPDAIFunktionsverteilung der Behandlung von Film.

DFTBerechnen

Berechnung für ein tiefes Verständnis auf theoretischer EbenePDAIMoleküle bilden auf der Perovskit-Oberfläche einen dipolischen Mechanismus und ihre Richtung.

DFTBerechnung enthülltPDAIMoleküle haben 8,27 DDer 偶uläre MomentDie Studie ergab,PDAIVerdampfung mit organisch angereicherten Perovskit-Oberflächen (Mischung verwendet in dieser Studie/Bei der Wechselwirkung der Oberfläche, die durch die Rotationsmethode erzeugt wird, wirdEinen Hinweis induzierenC60Der gleichpolareDies führt zu einer Zunahme der Funktionen. Dies steht im Einklang mit dem experimentell beobachteten Trend zur Erhöhung der Funktionsfunktion.

Abbildung 2D Zeigt.PDAIChemische Struktur und elektrostatische Energie von Molekülen.

Abbildung 2F Zeigt.PDAIMit organischem TerminalMAPbI3Optimierte Struktur und Differenzen in der Ladungsdichte nach der Interaktion.

Abbildung 2G Präsentiert.PbI2-Terminal undMAI-TerminalMAPbI3Gibt es nicht?PDAIBerechnungsfunktionen im Fall.

ZeitanalysePL (TRPL)Absorptionsspektrum mit transientem(TA)

Zeitliche Analyse von Licht(TRPL)Messung von Wettbewerbsprozessen zur Entkopplung von Schnittstellenladungsübertragungen und Schnittstellenladungskompositionen. Transitive Absorption(TA)Das Spektrum wird zur detaillierten Untersuchung der Trägerdynamik und der nicht emittierenden Fallsignale auf der Nanosekundzeitskala verwendet.

MitC60Referenzproben, deren differenzielle Lebensdauer in~ 1 μsPlattformdauer im Vergleich zu keinerC60Die Referenzprobe wurde um eine Größenordnung reduziert, was darauf hindeutet, dass die Schnittstellenkomposite die Dynamik dominiert. Im Gegensatz dazu,durchPDAIBearbeiten und mitnehmenC60Der Stack zeigt die Differenz Lebensdauer der Plattform auf ungefähr~ 10 μsUnd keineC60Zeit für~ 13 μsDas zeigt starkSignifikant reduzierte Schnittstellenkomposition im Zielstack.TADie Messungen zeigen weiter, dass das langlebige Flachfallen-Trägersignal, das in der Referenzprobe vorhanden ist, inPDAINach der Behandlung verschwinden.PDAIVerweise verarbeiten/ C60Der StackTABandgapbleichung gewichtete durchschnittliche Tragelebensdauer von27 nsErhöhen auf53 nsBestätigen.VOCDer Hauptgrund für die Verbesserung ist die Verringerung der Schnittstellenkomposite.

Abbildung 3B Referenzen undPDAIZeitanalyse für die Verarbeitung von FolienPLVerfallskurve.

Abbildung 3D Dargestellt transiente Absorptionsmessungen in Bezug undPDAIBehandlung der Bandspalt Bleichdämpfungskurve des Films.

Sonnen-VOCMessungen

Unter offenen Bedingungen durchgeführt, um die Ladungsentnahme zu vermeiden, um die Fälschung zu erhaltenJ-VDie Kurve gilt als keine Übertragungsverluste und kann verwendet werden, um den gesamten Reihenwiderstand zu quantifizieren(RS).

Die Messungen ergaben, dass obwohl der pseudo-Füllfaktor(pFF)Bleiben Sie im85%unverändert, aber pFF-FFDer Unterschied inPDAIPassivierungsgeräte aus dem Referenzgerät6%Reduzieren auf3%Also am Power Point(MPP)Reihenwiderstand(RS)Der Berechnungswert ist deutlich zurückgegangen,von 6 Ohm-Quadratzentimeter auf 3 Ohm-QuadratzentimeterBewertung bei unterschiedlichen BetriebsspannungenRSDas Zielgerät zeigt eine kleinere Neigung, betontPDAIHauptsächlich durch die Regelung der Trägerdichte, reduziertRSNicht-Ohm-Beitrag.

Abbildung 3E Referenzen undPDAIPassivierung der überlagerten SolarzellenJ-VgefälschtJ-Vund leitenJ-VKurven.

Abbildung S14 Darstellung von Referenzen undPDAIBearbeitung von Geräten unter unterschiedlichen BetriebsspannungenRSKurven.

Halbspannungs-Hilfsladungsaufnahme(BACE)Messungen

Es wird verwendet, um die Konzentration bewegender Ionen in Solarzellen zu quantifizieren, was für das Verständnis der langfristigen Betriebsstabilität von Perovskit-Geräten von entscheidender Bedeutung ist.

Nach dem StabilitätstestBewegende Ionenkonzentration von Referenzgeräten(6,5 × 10^17 cm)⁻³)Das Zielgerät.(2,6 × 10^17 cm)⁻³)Fast dreimal so.Dies könnte der eindeutige Grund für den beschleunigten Abbau der Referenzgeräte sein. Die Ergebnisse zeigen, dass nachPDAIModifiziertes Perovskit/ C60Die Schnittstelle ermöglicht eine effektive Fixierung der Ionenmigration und erhöht damit die Betriebsstabilität des Geräts.

Abbildung S26A, B repräsentative Referenzen für Solarzellen undPDAIPassivierung der Solarzellen vor und nach dem StabilitätstestBACEMessergebnisse.

Andere Merkmale

Stabilitäts- und Feuchthärmetests im Freien Überprüfen Sie die langfristige Zuverlässigkeit der Geräte in realen Betriebsumgebungen.PDAIPassivierungsgeräte zeigen Stabilität in Außenumgebungen an der Rotmeerküste, bei feuchten WärmetestsPCEDie Retentionsquote gegenüber der ursprünglichen Leistung73.7%Erhöhen auf83.4%erheblich erhöht.FFundVOCVerfallsbeständigkeit.(Abbildung 4F, Abbildung S27)

XStrahlenfotoelektronenspektrum (XPS） BestätigungPDAIDie erfolgreiche Adsorption von Molekülen an der Perovskit-Oberfläche ist mit chemischen Wechselwirkungen verbunden. ErkenntPDAImolekulare Signale,C-NSchlüsselsignal verstärkt,N 1sundPb 3dundIch 3DDie Verschiebung der Kernenergie in Richtung niedriger Bindenergie bestätigtPDAIWirksame Interaktion mit der Perovskit-Oberfläche.(Abbildung S5A-D)

Strukturbeschreibung (XRD, GIWAXS, STEM） VerifizierungPDAIDie Behandlung beeinträchtigt nicht die strukturelle Integrität der Perovskitkristalle. Bestätigung, dass keine niederdimensionelle Perovskitphase im System gebildet wurde,3DDie Perovskitstruktur bleibt an der Schnittstelle unverändert,PDAIDie Behandlung hat keinen signifikanten Einfluss auf die Perovskit-Morphologie.(Abbildung S6A-G, Abbildung S7C-E)

Elektronenmikroskop (SEM） Beobachten Sie die Querschnittsform des Gerätes und die Perovskitfilmoberflächenstruktur. Überprüfen Sie die Klarheit der Struktur,PDAIDie Zugabe führt nicht zu einer Änderung der scheinbaren Korngröße von Perovskit und hält eine gute Film-Koformität.(Abbildung 4B, Abbildung S8A-B)

Terahertz Spektrum und Raumladung Begrenzung Strom (SCLC） Messung der Trägerstrommigration und der Fehlerdichte, um den Mechanismus der Leitfähigkeitssteigerung zu verstehen. Die Migrationsrate der Träger bleibt auf einem ähnlichen Niveau (16,5-18,5 cm²/Vs), die Elektronenkonzentration erhöht als Grundursache für die Verringerung des seriellen Widerstands, die Fehlerdichte von1.55×10^15Hinunter1,15 × 10 ^ 15 cm ^ -3.(Abbildung S15, Abbildung S16A-B)

Zusammenfassung der Ergebnisse

Erfolgreiche Forschung basiert auf1,3-Aminopropan-Dihydroxid (PDAI）Passivierungsstrategien, die die industriellen Standards für strukturierte Siliziumbasierte Perovskit erheblich verbessern/Effizienz und Stabilität von Silizium-Solarzellen.

Rekordleistung der Geräte

Geräte Implementierung33.1%Effizienz der optischen Umwandlung (PCE） und2,01 VSpannung (VOC）Unter ihnenZertifizierungsstabilitätPCEDa31.6%Dies bringt die Leistung von strukturierten Silizium-basierten Laminatbatterien auf den aktuellen Rekord von Flachplatten-Laminatbatterien und beweist die Machbarkeit einer effizienten Passivierung auf komplexen industriellen Substraten, um die Herausforderungen der Passivierung durch hohe Oberflächenflächen zu überwinden.

Kerninnovation: Deep Field Effect Passivitätsmechanismus

PDAIDurch Funktionstechnik In Perovskit/ C60Die Schnittstelle induziert ein positives dipolares Moment, wirdVerschiebung (ΔEC, ETLAus dem Referenzgerät180 MeVHinunter zum Zielgerät70 MeVDer Schlüsselbruch ist die „Deep Field Effect Passivity“ Ausdehnung der Elektronensammlung aufGesamtes Perovskit absorbierendes Schichtmaterialdie durchschnittliche Elektronenkonzentration in der Absorptionsschicht aus der Simulation1×10^14Erhöhen auf4×10^15 cm^-3Das ist bemerkenswert.Verbesserte Leitfähigkeit der Absorptionsschicht und reduzierte TrägertransportverlusteFüllfaktor (FFHaupttreiber der Verbesserung.

Ausgezeichnete langfristige Stabilität

Geräte im Freien an der Küste des Roten Meeres Kontinuierlicher Betrieb über1000Stunde halten stabile Ausgabe, feuchte Wärme Test (85°C, 85%RH, 1000Stunden),PCEIm Vergleich zur ursprünglichen LeistungReservierungsrate von73.7%Erhöhen auf83.4%.PDAIBehandlung effektivFixiertes Perovskit/ C60Ionenmigration auf der SchnittstelleDies reduziert die Konzentration von beweglichen Ionen erheblich und verbessert die Betriebsstabilität des Geräts grundlegend.

Potenzial für industrielle Anwendungen

Diese Strategie ist mit der Industrie kompatibel.Gemischte zweistufige AblagerungPassend, geeignet für strukturierte Siliziumsubstrate in großen Pyramidengrößen. Die Studie wurde durchEintauchmethodeAblagerungPDAIDie Skalierbarkeit und der Wirkungsmechanismus ermöglichen es, die Leistung in einer Vielzahl von Perovskit-Zusammensetzungen erfolgreich zu verbessern.

Referenz von Science_DOI: 10.1126/science.adx1745

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