페로브스카이트 광 흡수층의 캐리어 수송 거동은 페로브스카이트 태양 전지(PSC)의 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 이 연구에서 감소된 캐리어 재결합 손실은 페로브스카이트 재료의 밴드 구조 설계에 의해 달성되었습니다. 초박형(PbI2 /PbBr2 )n 구배 두께 비율의 필름을 열 증착법에 의해 할로겐화납 전구체 층으로 증착하고, 페로브스카이트 흡수층에 구배 밴드 구조를 갖는 PSC를 대기 분위기에서 2단계 방법으로 제조하였다. 비교를 위해 MAPbI3의 균질한 페로브스카이트 재료를 사용한 PSC 및 MAPbIx Br3 − x 조작되기도 했다. 기울기 유형 II 밴드 구조는 캐리어 수명을 크게 줄이고 캐리어 분리 효율을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 그 결과 Gradient band 구조의 PSC는 평균 전력 변환 효율이 17.5%로 기존 PSC보다 1~2% 높다. 이 작업은 고효율 PSC를 개발하는 새로운 방법을 제공합니다.
지난 10년 동안 페로브스카이트 태양 전지(PSC)는 고효율 및 저렴한 비용으로 인해 에너지 분야에서 관심의 초점이 되었습니다[1,2,3,4,5,6]. 셀 성능이나 전력 변환 효율(PCE)의 개선에 많은 노력이 집중되어 왔다[7,8,9,10,11,12,13]. 우리가 알고 있는 바와 같이, 전지 성능은 본질적으로 입사 광자-전자 변환 효율(IPCE) 및 광 흡수 효율에 의존하는 반면, 효율적인 캐리어 분리 효율은 IPCE를 개선하는 열쇠입니다. 따라서 페로브스카이트 재료에서 광자 생성 캐리어의 수송을 제어하는 것이 중요합니다. 기존의 평면 구조 PSC에서 캐리어(또는 전자-정공 쌍)는 전자 전달층(ETL)과 페로브스카이트 물질 사이의 계면에서 분리되며, 분리 계면으로 확산되는 캐리어만이 전지 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 확산 동안 캐리어 재결합을 줄이기 위해 많은 연구가 수행되었습니다. 용매 어닐링[14,15,16,17], 적층 공학[18,19,20], 표면 패시베이션[21,22,23,24] 등과 같은 다양한 방법이 페로브스카이트 결정 품질을 개선하기 위해 사용되었습니다. 실제로 밴드 정렬 제어는 재결합 손실을 줄이기 위한 대체 방법입니다[25,26,27]. 예를 들어, Jing Zhang et al. 외부 이동 이온 Li + 도입 /나 − MAPbI3에서 및 Li + 의 집계 /나 − 페로브스카이트의 에너지 수준을 조정하여 페로브스카이트 재료에서 PSC의 ETL 및 정공 수송층(HTL)으로 전하 추출을 매우 효율적으로 만들었습니다[28]. 흥미롭게도 유기금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료의 밴드 구조는 페로브스카이트 재료에서 할로겐 원소의 성분이나 함량을 변경하여 쉽게 조정할 수 있습니다[29,30,31,32]. 예를 들어, Zhang et al. MAPbI3 제작 /MAPbIx Br3 − x 유형 II 밴드 구조의 이종 구조와 HTL이 없는 PSC를 달성했습니다[33]. 본질적으로 가능한 한 빨리 캐리어 분리를 지원하는 페로브스카이트 광 흡수층[34, 35]에서 구배 밴드 구조의 설계를 통해 재조합 손실을 직접 줄이는 이상적인 접근 방식입니다. 그러나 우리가 아는 한, 그래디언트 밴드 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 제조에 대해서는 지금까지 보고된 적이 없습니다.
이 작업에서 초박형 PbI2 및 PbBr2 필름은 열 증착법에 의해 할로겐화납 전구체 층으로 기판에 교대로 증착되었으며 PbI2의 두께 비율을 점진적으로 조정하여 기울기 공학 페로브스카이트 흡수층을 가진 PSC를 제작했습니다. PbBr2로 영화. 비교를 위해 MAPbI3의 균질한 페로브스카이트 재료를 사용한 PSC 및 MAPbIx Br3 − x 조작되기도 했다. 주사전자현미경(SEM), 에너지 분산 X선 분광법(EDS), X선 회절(XRD), 흡수 스펙트럼, 광발광(PL) 스펙트럼 및 시간 분해 광발광(TRPL) 스펙트럼을 수행하여 형태를 조사하였으며, 원소 분포, 결정 구조, 화학 조성, 광학 특성 및 페로브스카이트 재료의 캐리어 수명. 페로브스카이트 광흡수층의 구배 밴드 구조는 캐리어 수명을 현저히 감소시키고 캐리어 분리 효율을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 그 결과 Gradient band 구조의 PSC는 평균 전력 변환 효율이 17.5%로 기존 PSC보다 1~2% 더 높습니다.
불소 도핑된 산화주석(FTO) 유리 기판(15 Ω/sq)을 레이저로 에칭하고 각각 15분 동안 아세톤, 에탄올 및 탈이온수에서 순차적인 초음파 처리로 세척했습니다. 소형 SnO2 (c-SnO2 ) 층은 0.1 M 주석 산화물 에탄올 용액(Xi'an Polymer)을 3000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅하여 세척된 FTO 기판에 증착한 다음 200 °C에서 120분 동안 어닐링했습니다. 기질을 상온으로 자연 냉각시킨 후, 75°C에서 20분 동안 사염화주석 용액에 담그고 탈이온수로 헹구고 질소 기류로 건조시켰다. 3가지 종류의 페로브스카이트 레이어, 즉 MAPbI3 , MAPbIx Br3 – x 및 G-MAPbIx Br − x , 2단계 방법으로 준비했습니다. 균질한 MAPbI3 제작 또는 MAPbIx Br3 − x 페로브스카이트 필름, PbI2 180 nm 두께의 (99.99%, Xi'an Polymer)를 0.5 nm/s의 속도로 준비된 기판에 먼저 증발시켰다. 납 할로겐화물을 MAPbI3로 변환하려면 재료, CH3 용액의 전구체 필름 NH3 이소프로판올(40 mg/mL)의 I(MAI)은 기질에 스핀 코팅된 반면 할로겐화납을 MAPbIx로 전환 Br3 − x , MAI 및 MABr(CH3 NH3 Br) 혼합 이소프로판올 용액(몰비:4:1)을 전구체로 사용하고 제조된 그대로의 FTO/c-SnO2에 스핀 코팅했습니다. /PbI2 기질. 그래디언트 MAPbIx의 제작에 관해서 Br3 − x 페로브스카이트 필름, PbI2 및 PbBr2 FTO/c-SnO2에 교대로 증발되었습니다. PbI2의 증발 시간을 정확하게 제어하여 그림 1과 같이 납 할로겐화물 전구체 층으로 기판 및 PbBr2 (11.6 nm PbI2 /0.4 nm PbBr2 )/(11.2 nm PbI2 /0.8 nm PbBr2 )/....../(6 nm PbI2 /6 nm PbBr2 )를 얻었다. 그런 다음 이소프로판올(40 mg/mL) 중 MAI 용액이 포함된 전구체 필름을 준비된 대로 FTO/c-SnO2에 스핀 코팅했습니다. /(PbI2 /PbBr2 )15 기질. 위의 모든 스핀 코팅 속도는 5500 rpm으로 설정되었고 모든 샘플은 110 °C에서 60분 동안 어닐링되었다. 정공 수송 물질(HTM)은 72 mg의 spiro-OMeTAD, 28.8 μL의 4tert-butylpyridine, 17.5 μL의 520 mg/mL 리튬으로 구성된 4000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅하여 증착되었습니다. 1 mL의 클로로벤젠에 녹인 아세토니트릴의 trifluoromethanesulfonyl) imide. 위의 모든 공정은 상대 습도 35%의 대기 분위기에서 작동됩니다. 마지막으로 열증착법으로 소자 상부에 80nm 두께의 금 전극을 증착했다. 셀의 활성 영역은 0.07 cm 2 로 측정되었습니다. .
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그래디언트 MAPbIx의 제작 과정의 개략도 Br3 − x 페로브스카이트 필름
샘플의 형태와 EDS 매핑 이미지는 고해상도 전계 방출 SEM(FE-SEM, Zeiss Sigma)으로 조사했습니다. 결정 구조는 XRD(Ultima IV, Rigaku, Cu Kα:λ =0.15406 nm). 페로브스카이트 필름의 흡수 스펙트럼은 UV/Vis 분광광도계(PerkinElmer, Lambda 850)로 특성화되었습니다. 전류 밀도-전압(J-V) 곡선은 AM 1.5 태양광 시뮬레이터(SS150, Zolix)에서 디지털 소스 미터(B2901A, Keysight)로 측정되었습니다. IPCE는 광원으로 텅스텐 할로겐 램프를 사용하여 (QE-R, Spectral Response Measurement System) 테스트 시스템(Enli Technology Co. Ltd.)에서 AC 모드로 측정되었습니다. PL 및 TRPL 스펙트럼은 여기 소스로 377 nm의 레이저 파장에서 정상 상태 과도 근적외선 형광 분광계(FLS 980)로 측정되었습니다.
페로브스카이트 필름의 표면 및 단면 형태는 SEM으로 특성화되었습니다. 그림 2a-c는 MAPbI3의 페로브스카이트 샘플의 표면 이미지를 보여줍니다. , MAPbIx Br3 – x 및 그래디언트 MAPbIx Br3 − x (G-MAPbIx로 표시됨 Br3 − x ), 각각. 삽입물은 단면 이미지입니다. 모든 샘플은 균일하고 조밀한 표면을 나타내어 페로브스카이트 재료의 우수한 결정 품질을 나타냅니다. 특히, 샘플은 다양한 입자 크기를 보여줍니다. MAPbIx Br3 − x 샘플의 평균 입자 크기는 마이크로미터 정도인 반면 MAPbI3의 경우 및 G-MAPbIx Br3 − x 샘플에서 입자 크기는 각각 ~ 350 nm 및 ~ 450 nm입니다. 크기 차이는 물질 성장 과정과 관련되어야 합니다. MAPbIx의 경우 Br3 − x 샘플에서는 MAI 및 MABr 혼합 이소프로판올 용액이 전구체로 사용되었지만 다른 두 샘플의 경우 MAI 이소프로판올 용액만 채택되었습니다. 전구체 용액의 Br 원자는 원자 반경이 다르기 때문에 성장 과정에서 I 원자를 천천히 변위시키는 경향이 있으며, 이는 성장 속도를 줄이고 결정립 크기를 증가시키는 데 도움이 됩니다. 이 동작은 다른 보고서에서도 관찰됩니다[36, 37]. 또한, 그림 2의 삽입물에서 볼 수 있듯이 세 가지 샘플 모두의 두께는 ~350 nm로 제어되어 이전 보고서[38]에서 최적화된 값과 유사합니다.
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페로브스카이트 필름의 표면 및 단면 형태:a MAPbI3 , b MAPbIx Br3 − x , 및 c G-MAPbIx Br3 − x . 인서트는 단면 이미지입니다.
다른 샘플의 결정 구조와 조성을 설명하기 위해 그림 3a의 결과로 XRD 측정을 수행했습니다. 약 14.1°, 28.4°, 31.8° 및 40.9°의 회절 피크는 MAPbI3의 (110), (220), (312) 및 (330) 평면으로 색인화됩니다. 재료, 각각. 육각형 PbI2에 해당하는 특성 피크가 없습니다. 또는 PbBr2 , 완전한 변환을 나타냅니다. MAPbI3와 관련하여 샘플, 그림 3b와 같이 MAPbIx의 회절 피크 Br3 − x 및 G-MAPbIx Br3 − x 샘플이 더 큰 2θ로 약간 이동합니다. 정도이며 거의 같은 위치에 나타나 Br 원자의 유사한 도핑 함량을 나타냅니다[32]. 그림 3c는 흡수 스펙트럼을 보여줍니다. MAPbI3의 경우 샘플에서 ~ 785 nm에서 명백한 흡수 가장자리가 관찰되며, 이는 1.58 eV의 밴드갭에 해당합니다. 다른 두 샘플의 경우 두 흡수 가장자리는 1.64 eV의 밴드갭에 해당하는 ~ 755 nm로 이동합니다. 경험적으로 밴드갭 E g 다음 이차 방정식으로 추정할 수 있습니다.
$$ {E}_g\left( MAPb{I}_x{Br}_{3-x}\right)=2.29-0.35x+0.037{x}^2, $$ <사진><소스 유형="이미지 /webp" srcset="//media.springerature.com/lw685/springer-static/image/art%3A10.1186%2Fs11671-020-03359-0/MediaObjects/11671_2020_3359_Fig3_HTML.png
아 페로브스카이트 필름의 XRD 패턴, b 부분 확대 및 c 흡수 스펙트럼
따라서 Br 함량은 ~ 16%로 추정될 수 있습니다[32]. MAPbIx Br3 − x 및 G-MAPbIx Br3 − x 샘플은 거의 동일한 흡수 가장자리를 가지며 곡선 기울기는 특정 차이를 나타냅니다. G-MAPbIx의 흡수 에지 Br3 − x 샘플은 상대적으로 부드럽습니다. 이는 동일하지 않은 밴드갭을 갖는 비균질 페로브스카이트 재료이기 때문일 수 있습니다.
위의 세 가지 샘플을 사용하여 PSC를 제작하고 각각 PSC-I, PSC-I/Br 및 PSC-G-I/Br로 표시했습니다. 그림 4a는 J-V 특성 곡선을 표시합니다. 자세한 성능 매개변수는 삽입된 표에 요약되어 있습니다. PSC-GI/Br은 1.07 V의 개방 전압(Voc), 22.5 mA/cm의 단락 전류 밀도(Jsc)에 해당하는 18.2%의 PCE에서 최고의 성능을 나타냄을 알 수 있습니다. 2 , 및 75.6%의 충전 계수(FF). Br을 도핑하면 페로브스카이트 물질의 밴드갭을 확장하고 Voc를 향상시키기 때문에 두 Br 함유 전지의 Voc는 Br 성분이 없는 전지보다 0.06 V 더 높습니다[1]. 또한 PSC-I/Br 셀은 다른 두 셀에 비해 Jsc가 크게 감소했습니다(21.7 mA/cm 2 ). 이것은 더 큰 밴드갭으로 인해 페로브스카이트 재료의 빛 흡수가 적기 때문일 수 있습니다. 실험의 효과를 확인하기 위해 세포의 종류별로 80개의 소자를 제작하였다. 그림 4b는 PCE 히스토그램을 보여줍니다. 분명히 PSC-G-I/Br 장치는 17.5%의 가장 높은 평균 PCE를 갖는 반면 PSC-I 및 PSC-I/Br 장치는 각각 ~15.8% 및 ~ 16.7%에 해당하는 더 낮은 평균 PCE를 나타냅니다. 그림 4c는 안정성 결과를 보여줍니다. 3주가 지나면 셀 성능이 거의 60% 감소합니다. 여기서 우리의 실험은 대기 분위기(상대 습도 35%)에서 완전히 작동되며 낮은 습도 환경에서 제작될 때 더 높은 효율과 안정성을 가진 PSC를 얻을 수 있다는 점을 언급해야 합니다.
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아 PSC의 J-V 곡선, 삽입은 매개변수 결과입니다. ㄴ PSC 장치의 PCE 히스토그램. ㄷ 건조한 상자(25 °C, RH 30%)의 암소 보관에서 캡슐화되지 않은 장치의 PCE 진화. d PSC의 IPCE 곡선
PSC-G-I/Br 장치의 개선된 성능 메커니즘을 밝히기 위해 다양한 샘플에 대한 IPCE, PL, EDS 및 TRPL의 측정이 수행되었습니다. 그림 4d는 300~800 nm의 파장 범위에서 IPCE 곡선을 보여줍니다. 차단 파장과 IPCE 강도에는 약간의 차이가 있습니다. PSC-I 소자의 경우 300~780 nm에서 가장 큰 유효영역을 보여 최대 Jsc에 기여한다. 대조적으로, Br 함유 장치(즉, PSC-I/Br 및 PSC-G-I/Br)는 더 큰 밴드갭으로 인해 더 짧은 차단 파장을 나타냅니다. 특히, PSC-I/Br 장치에 비해 PSC-G-I/Br 장치는 500~750 nm 범위에서 더 높은 IPCE를 가지므로 Jsc가 더 커집니다. 이러한 현상은 페로브스카이트 물질의 광흡수 분포와 관련이 있을 수 있다. 페로브스카이트 재료의 소광계수는 가시광선 영역에서 빛의 파장이 증가할수록 감소하는 것으로 알려져 있다[39]. 따라서 페로브스카이트 셀에 태양광이 입사되면 단파장 빛은 투과 깊이가 작아 분리 계면에 가까운 영역에서 흡수되는 경향이 있어 광 발생 캐리어가 더 높은 분리 효율을 갖는 반면, -파장 빛은 더 깊은 침투 깊이를 가지며 더 많은 광 생성 캐리어는 캐리어 분리에 도움이되지 않는 분리 인터페이스에서 멀리 위치합니다. 따라서 그림 4d와 같이 PSC-I/Br 또는 PSC-I 소자의 경우 장파장의 IPCE가 단파장의 IPCE보다 약간 낮다. 그러나 PSC-G-Br/I 소자의 경우 기울기 에너지 밴드 구조가 계면 근처보다 계면에서 멀리 떨어진 곳에서 캐리어 분리 효율 향상에 더 기여한다. 따라서 장파장(500–750 nm)에서 IPCE의 상당한 개선이 나타납니다.
그림 5a는 전면(페로브스카이트 재료)과 후면(유리)에서 측정한 PL 스펙트럼을 보여줍니다. MAPbI3의 경우 및 MAPbIx Br3 − x 재료에서 PL 피크 위치는 각각 780 및 752 nm에 있으며 1.58 및 1.64 eV의 밴드갭에 해당하며 이는 그림 3c의 결과와 잘 일치합니다. 한편, 서로 다른 측면에서 측정된 PL 스펙트럼의 피크 위치는 동일하여 균질한 물질을 나타냅니다. 흥미롭게도 MAPbIx의 경우 Br3 − x , 2개의 PL 스펙트럼은 각각 734 nm 및 771 nm에 위치한 서로 다른 피크 위치를 나타내며, 이는 80 meV의 밴드갭 차이에 해당합니다. 또한 PL 스펙트럼의 반치폭(FWHM)이 MAPbI3보다 넓습니다. 또는 MAPbIx Br3 − x 재료. 이러한 현상은 페로브스카이트 재료의 불균일한 Br 분포와 관련되어야 합니다. G-MAPbIx의 경우 Br3 − x 시료의 경우 다성분 재료에 해당하며 PL 스펙트럼은 여러 스펙트럼으로 구성되어 FWHM이 넓어집니다. 또한 여기광이 서로 다른 면에 입사할 때 각 단일 스펙트럼이 전체 PL 스펙트럼에 다르게 기여합니다. 전면에서 측정한 PL 스펙트럼의 경우 더 큰 밴드갭을 가진 표면 페로브스카이트 물질에서 더 많은 기여를 하므로 PL 스펙트럼의 피크 위치가 더 짧은 파장에 위치하게 됩니다. 그리고 그 반대로 후면에서 측정한 PL 스펙트럼의 피크 위치는 더 긴 파장에 위치합니다. Br 요소 분포를 추가로 분석하기 위해 MAPbIx에 대해 I 및 Br 요소의 EDS 매핑을 수행했습니다. Br3 − x 및 G-MAPbIx Br3 − x 시료. 그림 5c–g에서 볼 수 있듯이 I 및 Br 요소는 MAPbIx에 대해 전체 페로브스카이트 층에 거의 균일하게 분포되어 있습니다. Br3 − x G-MAPbIx의 경우 세로 방향을 따른 기울기 I 및 Br 분포를 명확하게 관찰할 수 있습니다. Br3 − x 도 5h-l에 도시된 바와 같이, 또한 FTO 기판에 가까울수록 Br 함량이 더 작아진다. 이러한 결과는 원래 예상과 일치합니다. 또한, 그림 5a에서 G-MAPbIx에 대한 PL 강도가 Br3 − x 재료는 다른 두 샘플의 재료보다 현저히 낮습니다. 알다시피, 방출 강도는 페로브스카이트 재료의 캐리어 수명에 의해 크게 영향을 받습니다. 그림 5b는 다양한 샘플에 대해 770 nm에서 측정된 TRPL 스펙트럼을 보여줍니다. 우리는 2성분 지수 감쇠 함수를 통해 캐리어 수명을 맞추었습니다[40]:
$$ F(t)=A+{B}_1\exp \left(\frac{-t}{\tau_1}\right)+{B}_2\exp \left(\frac{-t}{\tau_2} \right), $$ <그림>
아 정상 상태 PL 스펙트럼. ㄴ TRPL 스펙트럼. ㄷ MAPbIx의 단면 이미지 Br3 − x 영화. d , e (c로 표시된 영역의 I 및 Br 요소의 EDS 매핑 이미지 ), 각각. 에 , 지 (d를 기반으로 한 I 및 Br 요소의 상대 강도 ) 및 (e ) 세로 방향을 따라 이미지. 아 G-MAPbIx의 단면 이미지 Br3 − x 영화. 나 , j (h로 표시된 영역에서 I 및 Br 요소의 EDS 매핑 이미지 ), 각각. 케이 , 나 (i를 기반으로 한 I 및 Br 요소의 상대 강도 ) 및 (j ) 세로 방향을 따른 이미지
여기서 A 베이스라인 오프셋 상수, B 1 그리고 B 2 이 구성 요소의 해당 감쇠 진폭 및 τ 1 그리고 τ 2 붕괴 시간이다. 평균 재조합 수명(τ 이브 )는 다음 방정식으로 계산할 수 있습니다.
$$ {\tau}_{ave}=\frac{\sum {B}_i{\tau}_i^2}{\sum {B}_i{\tau}_i}. $$τ의 피팅 값 이브 MAPbI3용 및 MAPbIx Br3 − x 및 G-MAPbIx Br3 − x , 각각 18.4 ns, 18.1 ns 및 13.1 ns입니다. G-MAPbIx Br3 − x 샘플은 캐리어 수명이 가장 짧습니다. 우리가 알고 있듯이 재료 품질은 캐리어 수명에도 영향을 미칠 수 있으며 품질이 좋지 않으면 캐리어 수명이 단축됩니다[41,42,43]. 그림 3a에 표시된 XRD 결과에 따르면 14.1°에서 특성 피크가 날카롭고 FWHM이 세 샘플에서 거의 동일하여 결정 품질에 거의 차이가 없음을 보여줍니다[15, 43]. 또한 MAPbIx에서 PL 스펙트럼의 FWHM에 대한 확장이 나타나지 않습니다. Br3 − x MAPbI3에서와 비교 , 그림 5a에서 볼 수 있듯이, 우리의 제조 기술이 할로겐 원소가 혼합된 페로브스카이트 재료의 준비에 적합함을 보여줍니다. 또한, 우리 실험에서 PSC-G-MAPbIx Br3 − x G-MAPbIx의 열악한 품질에 반대되는 다른 두 종류의 세포에 비해 더 높은 PCE를 나타냅니다. Br3 − x 재료. 따라서 TRPL 스펙트럼에서 더 짧은 감쇠 시간은 주로 G-MAPbIx에서 기울기 밴드 구조와 더 높은 캐리어 분리 효율에 기인한다고 믿는 것이 합리적입니다. Br3 − x 재료. 이러한 의미에서 우리 실험에서 설계된 기울기 밴드 구조는 기존의 균일 밴드 구조에 비해 캐리어 분리 및 소자 성능에 유리합니다.
그래디언트 밴드 구조가 PSC의 성능에 어떻게 영향을 미치는지 더 자세히 설명하기 위해 페로브스카이트 재료에서 그래디언트 밴드 구조가 있거나 없는 PSC에 대한 작동 원리의 개략도가 그림 6에 그려졌습니다. 그림 6a에서 페로브스카이트 물질에서 빛을 조사하면 먼저 전자-정공 쌍이 생성된 후 SnO2 계면에서 분리된다. 전류 출력으로 이어지는 페로브스카이트 재료. 이러한 관점에서, 분리 계면으로 확산되는 전자-정공 쌍만이 출력 전류에 기여할 수 있다. 따라서, 분리 계면에 도달하는 전자-정공 쌍의 증가된 수로 인해 전지 성능을 향상시키기 위해 결정 품질을 개선하는 것이 광범위하게 사용되었습니다. 이전 보고서[44]에 따르면, Br이 약하게 도핑된 페로브스카이트 재료의 전도성 밴드(MAPbIx Br3 − x )는 가전자대가 거의 고정된 상태로 유지되는 동안 Br 함량에 따라 점차 증가할 것입니다. 이에 비추어 그림 6b에 기울기 Br 함량을 갖는 PSC의 밴드 구조가 그려져 있습니다. 그림 6a에 표시된 기존 밴드 구조와 비교하여 그래디언트 구조는 페로브스카이트 재료 내부의 캐리어 분리를 지원하므로 확산 과정에서 캐리어 복사 또는 비복사 재결합을 크게 줄여 캐리어 분리 효율과 셀 성능을 향상시킵니다.
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다양한 PSC에 대한 작동 원리의 개략도. 아 기울기 유형 II 밴드 구조가 없는 PSC. ㄴ 그래디언트 밴드 구조의 PSC
본 연구에서는 구배 또는 무구배 밴드 구조를 갖는 페로브스카이트 흡수층을 2단계 방법으로 설계 및 제작하였으며, PSC-I, PSC-I/Br 및 PSC-GI/Br의 3가지 종류의 PSC, 달성했다. 결과는 페로브스카이트 흡수층의 구배 밴드 구조가 캐리어 재결합 손실을 줄이는 데 도움이 된다는 것을 보여줍니다. 향상된 캐리어 분리 효율과 IPCE는 그래디언트 밴드 구조의 PSC에서 달성되었습니다. 그 결과 PSC의 종류는 평균 PCE가 17.5%로 기존 PSC보다 1~2% 높습니다. 이 작업은 고효율 PSC를 설계하는 방법을 제시합니다.
우리는 모든 관련 원시 데이터를 포함하여 원고에 설명된 자료를 참가자의 기밀을 침해하지 않고 비상업적 목적으로 사용하려는 모든 과학자가 자유롭게 사용할 수 있음을 선언했습니다.
나노물질
초록 산화물/금속/산화물(OMO) 레이어 스택은 박막 태양 전지의 전면 접촉으로 투명 전도성 산화물을 대체하는 데 사용됩니다. 이러한 다층 구조는 접점의 전체 두께를 줄일 뿐만 아니라 간섭 효과를 사용하여 셀을 착색하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나, 금속층에 크게 의존하는 면저항과 기생흡수는 태양전지에서 더 높은 효율을 달성하기 위해 더욱 감소되어야 한다. 이 간행물에서 AgOX Cu(In,Ga)Se2의 성능을 향상시키기 위해 OMO 전극에 습윤층이 적용되었습니다. (CIGS) 박막 태양 전지. AgOX 습윤층은 다층 전극
초록 UV-C 발광 다이오드(UV-C LED)의 기판이 일반적으로 사용되기 때문에 재료 가공성과 격자 불일치 사파이어를 고려하십시오. 그러나 이들의 높은 굴절률은 빛의 내부 전반사(TIR)를 일으켜 일부 빛을 흡수할 수 있습니다. , 따라서 광 추출 효율(LEE)을 감소시켰습니다. 본 연구에서는 광추출 효율을 시뮬레이션하고 평가하기 위해 광학 시뮬레이션 소프트웨어인 Ansys SPEOS를 사용한 1차 광학 설계를 통해 사파이어 기판 도광층의 두께를 최적화하는 방법을 제안합니다. 도광층 두께가 150~700μm인 AlGaN UV-C
