使用力显微镜研究太阳能电池层之间的附着力

科学家们的调查报道胶粘剂土层的相互作用在钙钛矿太阳能电池。发表在《ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩,新的研究已经被科学家们促成了美国马萨诸塞州伍斯特理工大学。

研究:粘附在钙钛矿太阳能电池多层结构。图片来源:Sophon Nawit / Shutterstock.com

提高钙钛矿的太阳能电池

卤化铅钙钛矿可再生能源太阳能电池显示巨大的承诺收割设备。这些设备显示高功率转换效率,具备低成本生产传统技术相比的优势。

解决方案处理方法传统上被用于他们的制造过程,但挑战存在与这些流程进行生产钙钛矿的太阳能电池。稳定性问题,制作困难的多层设备,挑战大电影领域的形成,和电影形态再现性差阻碍细胞制造这些流程。

汽相淀积被广泛提出应对的挑战与传统钙钛矿太阳能电池制造。使用真空和控制沉积参数的能力提供了可能产生化学纯度高钙钛矿。

扫描电镜图像的各个层:(一)FTO-coated玻璃,(b)紧凑TiO₂,(c)介孔TiO₂,(d)蒸汽沉积MAPbI3,(e)解决方案MAPbI3沉积,(f)溶液沉积FA-rich钙钛矿,(g)SpiroOMeTAD,(h)黄金。图片来源:Ichwani R et al ., ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩

目前,一些卤化铅钙钛矿与温和的力学性能已经在文献中报道,如温和的杨氏模,韧性,硬度值。然而,设备却阻碍了脆性层之间的接口平面钙钛矿太阳能电池及其附近电影和界面韧性不足。由于钙钛矿的多层体系结构的太阳能电池,界面鲁棒性可以显著影响电荷载体的传输性能。

这项研究

先前的研究已经进行到这些收获可再生能源设备的界面的鲁棒性。研究表明,表面化学和潜在的韧性机制会影响材料的界面断裂韧性。欧洲杯足球竞彩

然而,这项新研究的作者ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩说,他们的知识,缺乏研究的层间附着力测量相关性发展改善钙钛矿的太阳能电池。附着力不足会导致分层等问题和设备故障。作者指出,一个基本的理解粘附在这些设备的接口需要研究。

(一)代表EDS元素的映射SpiroOMeTAD coated-AFM小费,(b)EDS频谱检测元素的提示。元素的映射(c)氟,(d)碳,(e)硅。图片来源:Ichwani R et al ., ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩

研究人员调查了各种沉积技术生产的钙钛矿的层间附着力。胶粘剂互动是量化研究中使用原子力显微镜,一个强有力的分析技术。层间附着力被阐明的扯下力量评估样本,允许作者排名的交互。此外,影响钙钛矿结晶形态的条件了。

界面粘附力之间的相关性和设备性能和电荷传输阻力被作者阐明。研究显示相关的信息将有助于优化他们的设备,克服传统领域的研究人员所面临的问题可再生能源发电。

研究的结果

原子力显微镜显示密度的存在,满满的纳米级颗粒,加工方法在钙钛矿颗粒大小的影响。较小的颗粒是由气相沉积比解决方案处理。表面粗糙度随晶粒尺寸增加。

研究结果表明,钙钛矿表面粗糙度与力的关系互动的接口和ETL HTL层,增加表面粗糙度增加了层间附着力。增加表面粗糙度增加了界面接触面积,因此,提高电荷载子集合。此外,结构显示不明显滞后。

功率转换效率增加了增强界面和层间附着力钙钛矿太阳能电池制造解决方案处理。Vapor-deposited显示钙钛矿太阳能电池能量转换效率较低,这是与这些设备的附着力较低有关。作者指出,为了提高设备的电荷传输能力,较低的串联电阻是有利的,因为它是与较低的内部阻力。更有效的电荷传输提高了设备的性能。

影响

重要的研究有几个影响健壮的钙钛矿太阳能电池的设计与改进的界面附着力。接口的可靠性可以通过附着力测量,排名的最佳选择的关键层在钙钛矿太阳能电池。选择适当的层将导致改进性能和可靠性。

制备方法是很重要的参数,因为它们影响了钙钛矿的太阳能电池的表面形态,影响这些设备的界面和层间附着力。接触和电荷传输受到增强附着力的影响。进一步改善界面附着力会提高性能,设备的可靠性和可伸缩性。

研究还证明了原子力显微镜的简单性和适用性的分析和分类在钙钛矿太阳能电池层间附着力。调查的影响不同的解决方案处理技术如精密卷绕对位沉积和浸渍涂层已被确定为一个有前途的未来研究方向。

进一步的阅读

Ichwani R et al。(2022)粘附在钙钛矿太阳能电池多层结构ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩| pubs.acs.org。可以在:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.2c00430

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