خلية شمسية متوازية عالية الأداء MoTe2 / perovskite تعتمد على أكسيد الجرافين المنخفض كطبقة نقل ثقوب

Jun 13, 2023

تثير البيروفسكايت الهجين المعدني غير العضوي باستمرار اهتمامًا بحثيًا استثنائيًا في مجتمع الخلايا الكهروضوئية نظرًا لخصائصها الاستثنائية في أشباه الموصلات مثلعملية تصنيع الوجه,طول انتشار طويل1, عمر ناقل طويل2، امتصاص الضوء3، وما إلى ذلك ، حتى الآن ، كانت الكفاءة القصوى لتحويل الطاقة (PCE) التي تم تحقيقها في خلايا بيروفسكايت الشمسية أحادية التوصيل (PSCs) عالية تصل إلى 25.5 بالمائة1. من أجل زيادة تعزيز PCE المقيدة بحد Shockley-Queisser (SQ) ، تم اتباع بعض الاستراتيجيات المختلفة ، وهي تأثير مضاعفة الناقل لحصاد الطاقة الإضافية (hυ-Eg) للفوتونات ذات الطاقة الأكبر من فجوة الحزمة (على سبيل المثال)4 وممتصات متعددة الوصلات لحصاد الفوتونات بطاقة أصغر من Eg5. في حين أنه لا يزال من غير العملي والمراوغ الحصول على PCE عبر ظاهرة مضاعفة الناقل ، نجحت PSCs متعددة الوصلات (جنبًا إلى جنب) في تحقيق PCE كبير يصل إلى 29.15 بالمائة6. ومع ذلك ، مستوحاة من إنجازات نظراء الخلايا الشمسية PSCs الترادفية ، والخلايا الشمسية متعددة الوصلات القائمة على GaInP والتي وصلت إلى حد أقصى قدره 38.8 في المائة من PCE7، لا يزال هناك ملفالاهتمام المتزايد بالتحسين الإضافي لأداء PSC متعدد الوصلات. وقد حفز هذا البحث عنمواد ومعماريات جديدة لشاشات الخدمة العامة متعددة الوصلات

cistanche herba

انقر هنا لمعرفة خصائص سيستانش المضادة للأكسدة

تظهر ثنائي كالكوجينيدات المعادن الانتقالية شبه الموصلة (TMDs) ، بما في ذلك MoS2 و MoSe2 و MoTe2 و WS2 و WSe2 ، كممتصات رائعة للغاية للخلايا الشمسية بسبب معاملات الامتصاص الفائقة الخاصة بها ، والمرونة الميكانيكية 9 ، والتنقل العالي للناقل 10 ، جنبًا إلى جنب مع فجوة نطاق مثالية للخلايا الضوئية التطبيقات 8. والجدير بالذكر أن طبقة TMD التي يقل سمكها عن 20 نانومتر قادرة على امتصاص الضوء حتى عشر مرات أكبر من أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة المباشرة المعروفة. بينما تم استخدام TMDs ، وخاصة MoS2 ، على نطاق واسع كطبقات نقل حاملة (HTLs) في PSCs 11،12 ، لا يوجد تقرير عن الاستفادة من قدرة امتصاص TMDs من أجل تحسين كفاءة امتصاص الضوء في PSCs. على الرغم من أن معظم أجهزة TMD لها نفس حجم فجوة النطاق مثل البيروفسكايت ، فإن الجزء الأكبر من MoTe2 مع فجوة نطاقية تبلغ حوالي 1 فولت سيكون مادة ماصة تكميلية للبيروفسكايت لحصاد نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) من أشعة الشمس. قدرة امتصاص NIR القوية لـ MoTe2 ، جنبًا إلى جنب مع عدم وجود روابط متدلية على سطحه ، وهي خاصية لـ TMDs التي تنشأ من تفاعلها الضعيف من van der Waals (vdW) interlayer ، تدعم MoTe2 aa مرشحًا مناسبًا ليكون منظمًا غير متجانس مع مواد البيروفسكايت للخلايا الشمسية الترادفية 13،14. من الناحية التجريبية ، تسمح طرق التقشير الكيميائي والميكانيكي الفعالة من حيث التكلفة بإعداد فيلم MoTe2 الرقيق والموحد والمتجانس. وبالتالي ، سيكون من الأفضل استكشاف استغلال مواد MoTe2 كطبقة امتصاص داعمة ، للاستفادة من امتصاص MoTe2.

هنا ، نقدم عددًا ونقترح نوعًا مستويًا من PSCs المتوازية متعددة الوصلات مع منطقة امتصاص مصنوعة من MoTe2 و CH3NH3PbI3. يتكون الجهاز الرئيسي من طبقات ITO / TiO2 / CH3NH3PbI3 / MoTe2 / Spiro-OMeTAD / Ag ، وهي تهيئة تم إنشاؤها أيضًا باستخدام MoS 2 16. إن محاذاة النطاق المرغوب فيه بشكل ممتاز لـ MoTe2 مع الطبقات الأخرى ، إلى جانب قدرتها العالية على امتصاص NIR ، يمهد الطريق بشكل ملحوظ لتحقيق كفاءة أعلى من الخلايا الكهروضوئية. من خلال المقارنة مع PSCs أحادية الوصلة ، ينتج عن الجهاز المقترح زيادة في PCE من 14.01 إلى 18.52 بالمائة. من خلال إجراء تحليل رقمي دقيق لأداء الجهاز المعتمد على سمك MoTe2 ، تم الحصول على سمك مثالي يبلغ 25 نانومتر ، وهو عدة أوامر من السعة أرق من طبقات الامتصاص الداعمة السابقة التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن في PSCs متعددة الوصلات.

ومع ذلك ، فمن الحقائق الراسخة أن استخدام ممتص فجوة النطاق المنخفض يضر بجهد الدائرة المفتوحة (VOC) للخلايا الشمسية بسبب محدودية الإلكترون وفصل مستوى شبه فيرمي. وبالمثل ، لاحظنا انخفاضًا في Voc بعد تحويل الهيكل إلى جهاز متعدد الوصلات. من أجل التعويض عن هذه الخسائر في الجهد الضوئي ، نقوم باستبدال ورقة أكسيد الجرافين (rGO) المخفّضة بـ Spiro-OMeTAD باعتبارها HTL لتحسين استخراج الثقب ونقله. بشكل مذهل ، تعمل ورقة rGO على تحسين VOC و PCE للجهاز حتى 0. 928 و 20.32 بالمائة ، على التوالي. من الجدير بالذكر أن الأداء الفعال لطبقة rGO كطبقة بينية وطبقة نقل الشحنة قد تم إثباته جيدًا في PSCs 18–23.

Cistanche tubulosa (5)

المعادلات والنماذج الأساسية

في هذا العمل ، نستخدم نموذجًا ضوئيًا وكهربائيًا هجينًا لحساب وتقييم الهياكل المعروضة. نقدم صيغتها التقليدية (أي في مجال التردد) ثم نناقش تمديد المجال الزمني. يتم استخدام طريقة العناصر المحدودة (FEM) لحل المعادلات التفاضلية الجزئية (PDEs).

النموذج البصري.

يوضح الشكل 1 أ الرسم التخطيطي لمخطط PSC الأساسي المستوي الخاص بنا. من أعلى إلى أسفل ، يتم تكديس الهيكل بقصدير إنديوم شفافأكسيد(ITO) قطب كهربائي ، وهو عبارة عن تيتانيوم مضغوطثاني أكسيد(TiO2) ، طبقة بيروفسكايت من يوديد الرصاص ميثيل الأمونيوم (CH3NH3PBI3) ، N ، N-di (4- ميثوكسيفينيل) amino] -9 ، 9′-spirobifuorene (spiro-OMeTAD) طبقة ، و a قطب خلفي فضي (حج). يدخل الضوء الساقط إلى الخلية من طبقة ITO ويمتصه فيلم البيروفسكايت إلى حد ما. أيضًا ، يواجه الضوء الوارد تألقًا متعددًا بسبب عاكس Ag الخلفي الذي يؤدي إلى تعزيز الامتصاص. من حيث الكمية ، تم حل التفاعل بين الموجات الكهرومغناطيسية والطبقات ، وكذلك توزيع المجال الكهربائي (E) ، معادلة هيلمهولتز (ممثلة على النحو التالي):

image


حيث k 0 هو رقم موجة الفضاء الحر و εr هو ثابت العزل. من الواضح ، لحل المعادلة أعلاه ، يحتاج المرء إلى جميع معامل الانكسار المركب (N=n=ik) للطبقات كدالة لطول الموجة. بعد ذلك ، يتيح لنا التوزيع الذي تم الحصول عليه من حل معادلة هيلمهولتز المذكورة أعلاه حساب امتصاص الضوء ومعدل توليد الناقل (Gopt). يتم تطبيق طريقة مصفوفة النقل (TMM) لتقدير Gopt في كل طبقة

من الهيكل. صيغة Gopt هي كما يلي ،

image


حيث ℏ هو ثابت بلانك المختزل ، و "هو الجزء التخيلي من السماحية النسبية. كما تشير الصيغة بوضوح ، Gopt يتناسب مع مربع شدة E في طول موجي معين. يمكن أن يكون معدل التوليد الإجمالي (Gtot) محسوبة من خلال دمج Gopt على عرض النطاق الترددي لطول موجة الضوء الساقط.


image

يتم استخدام Gtot الناتج لإدخال النموذج الكهربائي.


النموذج الكهربائي. تُستخدم علاقة J-V المعروفة التالية لوصف الخصائص الكهربائية لشبكات PSCs الحالية:


image


حيث يصور Jdark التيار الكهربائي لـ PSCs في حالة عدم وجود إضاءة ضوئية ، Jsc هو تيار ضوئي ، e هو شحنة الإلكترون ، n عامل مثالي ، K هو ثابت Boltzmann ، و T هي درجة الحرارة في كلفن. في

لحساب التيارات ، يجب حل معادلات بواسون والاستمرارية التالية عبر الجهاز:

image

https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/anti-aging-cistanche.html


شكل 1.الرسم التخطيطي والطاقة وأداء الجهاز. (أ) تم تصميم هيكل مكدس PSC الأساسي في هذا العمل. (ب) مخطط محاذاة النطاق ومبدأ تشغيل PSC الأساسي. (ج) تيأطياف الامتصاص من PSC الأساسي ، مع تحديد مساهمة كل طبقة. (د) معدل توليد الموجات الحاملة في طبقات الامتصاص كدالة لطول الموجة.


image


حيث ε 0 هي سماحية المساحة الحرة ، و هي الجهد الكهروستاتيكي ، و كثافة الشحنة ، و q هي شحنة الإلكترون. أيضًا ، يُظهر Jn و Jp الكثافات الحالية الناتجة عن الإلكترونات والثقوب ، على التوالي ، ويوضح كل من U و UP معدلات إعادة تركيب الإلكترون والثقب ، على التوالي ، و Gn و Gp هما معدلات توليد الإلكترون والثقوب ، على التوالي. بافتراض أن كل فوتون ممتص يخلق زوجًا واحدًا من الثقوب الإلكترونية ، يعتبر Gn و Gp هو نفسه Gtot الذي تم الحصول عليه من الجزء البصري. في هذه الدراسة ، تم إهمال تأثير حدود الحبيبات وإعادة التركيب الحامل في السطوح البينية بين أشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك ، نفترض أن إعادة التركيب بمساعدة المصيدة (SRH) داخل المواد السائبة هي آلية إعادة التركيب الأسرع والأكثر انتشارًا في أجهزتنا


النتائج والمناقشة

كما ذكرنا سابقًا ، يتكون المرجع PSC من طبقات ITO و TiO2 و CH3NH3PBI3 و spiro-OMeTAD و Ag ، كما هو موضح في الشكل 1 أ. تعمل طبقات Te ITO و TiO2 و CH3NH3PBI3 و spiro-OMeTAD و Ag كقطب أمامي شفاف وطبقة نقل الإلكترون (ETL) وطبقة امتصاص وطبقة نقل ثقب (HTL) وقطب خلفي ، على التوالي. في جميع أنحاء هذه المخطوطة ، تم تثبيت سمك طبقات ITO و TiO2 و CH3NH3PBI3 و spiro-OMeTAD و Ag عند 50 و 90 و 200 و 100 و 100 نانومتر على التوالي. يعرض الشكل 1 ب مخطط نطاق الطاقة للمكونات في الهيكل ، ويوافق على محاذاة نطاق مواتية للإلكترون ونقل الفتحة عبر الجهاز. بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن نطاق التكافؤ الكبير للمجموعة بين البيروفسكايت (5.48 eV) و ETL (−7.45 eV) يمنع بشكل فعال حقن الفتحة ، بينما يتم محاذاة نطاق التوصيل الخاص بهم بشكل جيد لتجميع الإلكترونات المثارة في فيلم البيروفسكايت. على العكس من ذلك ، فإن محاذاة النطاق بين CH3NH3PBI3 (−3.93 eV) و Spiro-OMeTAD (- 1.95 eV) تجعل نقل الثقب في نطاق التكافؤ ممكنًا بشكل مناسب ، بينما يعيق نقل الإلكترون في نطاق التوصيل. يتم اختيار معلمات الإدخال وقيم فجوة نطاق الطاقة (على سبيل المثال) وتقارب الإلكترون (χ) لجميع المكونات وفقًا للأدبيات 17 ، 24 ، 25 ، ويتم فهرسة قيمها إلى مستوى الفراغ. يوضح المنحنى الأسود في الشكل 1 ج الامتصاص الكلي في PSC المرجعي. بيانات معامل الانكسار لـ TiO2 و CH3NH3PBI3 و

image

الجدول 1. معلمات محاكاة الإدخال.


spiro-OMeTAD مأخوذ من المراجع 26-28. تُظهر المنطقة المظللة باللون الأزرق في الشكل 1 ج أطياف امتصاص PSK في الهيكل. من الواضح أن طبقة البيروفسكايت يمكنها فقط امتصاص أشعة الشمس التي تزيد عن 3 0 0-800 نانومتر بسبب فجوة الحزمة (1.55 فولت) ، لذلك يتم إهدار كل ضوء NIR. لدفع امتصاص الضوء إلى ما وراء النطاق المرئي ، يتم وضع طبقة MoTe2 فائقة الرقة أسفل طبقة البيروفسكايت. إن أشباه الموصلات MoTe2 السائبة الممنوحة بفجوة نطاق صغيرة غير مباشرة تبلغ حوالي 1.0 eV29 قادرة على تمديد امتصاص الضوء إلى أطوال موجية تصل إلى 1200 نانومتر ، كما يتضح من المنطقة المظللة باللون الوردي في الشكل 1 ج. إلى جانب فجوة النطاق غير المباشرة ، تتمتع الكتلة MoTe2 الأكبر بفجوتين مهيمنتين مباشرتين ، يطلق عليهما A و B ، حوالي 1.2 و 1.5 فولت على التوالي ، 30،31 ، والتي تحدد قمم الامتصاص ، كما هو موضح في الشكل 1 ج. بعد ذلك ، يوضح المنحنى الأسود في الشكل 1 د إجمالي Gopt في الجهاز. إنه يؤكد أن امتصاص الضوء الفعال أدى إلى توليد حاملات على مدى NIR. تكشف المناطق المظللة باللون الأزرق والوردي في الشكل 1 د عن مساهمة طبقات PSK و MoTe2 ، على التوالي ، في إجمالي Gopt. من الناحية الكمية ، تساهم طبقات PSK و MoTe2 بحوالي 61 بالمائة و 39 بالمائة من توليد الناقلات ، على التوالي. يمكن أن يكون هذا التحسين في توليد الموجات الحاملة بواسطة طبقة MoTe2 واعدًا لتحسين أداء الخلية. علاوة على ذلك ، يمكن لطبقة MoTe2 مثل مواد TMD الأخرى أن تلعب المزيد من الأدوار المفيدة في تعزيز أداء الجهاز. تم توسيع فائدة TMDs في PSCs لتسهيل النقل الفعال للناقل ، وإطالة الاستقرار ، وما إلى ذلك. ومن ثم ، فإن هذه المزايا مصحوبة بتكلفة منخفضة وعملية تحضير سهلة - تقشير ميكانيكي ونقله إلى جهاز ، بعد فعاليتها في تحسين كفاءة PSK.

في هذه المحاكاة ، تم الحصول على معامل الانكسار للجزء الأكبر من MoTe2 من المرجع. أيضًا ، في جميع الحسابات ، يتوافق مصدر ضوء الإدخال مع طيف AM1.5G. يتم اختيار عرض النطاق الترددي لطول الموجة من 300 إلى 1200 نانومتر بدقة تصل إلى 20 نانومتر. يتم استخدام حالة الحدود الدورية (PBC) لكل جانب من جوانب المنطقة العازلة في الهياكل ويتم تعيين جوانب طبقة Au على موصل كهربائي مثالي (PEC). تعتبر جهات الاتصال السفلية والعلوية مثالية أوميه وشوتكي مع سرعة إعادة التركيب السطحي 107 سم / ثانية ، على التوالي. علاوة على ذلك ، يتم تطبيق شبكة ممسحة لحل الحقول حول الطبقة الرقيقة بشكل أكثر دقة. يتضمن الجدول 1 جميع قيم المدخلات الضوئية والكهربائية المستخدمة في عمليات المحاكاة. هنا ، εr هو ثابت العزل الكهربائي ، NC و NV هما الكثافة الفعالة لحالات التوصيل ونطاقات التكافؤ ، μn و μp هما حركة الإلكترون والثقب ، χ هو تقارب الإلكترون ، Eg هو طاقة ذات فجوة الحزمة ، NA و ND هما متقبلان وكثافة مانحة ، و n و p عبارة عن عمر إلكترون وثقب ، على التوالي. من المعروف أن مواد Te MoTe2 مخدرة بشكل طبيعي. بالإضافة إلى ذلك ، في الحد الأكبر ، تتحمل أجهزة TMDs شبه الموصلة عمرًا للناقل المتولد ضوئيًا يصل إلى بضع نانو ثانية.

cistanche tubulosa (2)

يوضح الشكل 2 أ خصائص الكثافة والجهد الحالية (J-V) لمرجعنا PSC تحت ظروف الشمس الواحدة. يُظهر Te PSC قيمة PCE تبلغ 14. 0 1 بالمائة ، مع JS 15.2 0 مللي أمبير / سم 2 ، Voc 1.14 فولت ، و FF 0.81. الاستفادة من ضوء NIR الممتص في طبقة MoTe2 ، يزداد J بشكل كبير بمقدار 26.2 مللي أمبير / سم 2 في PSC متعدد الوصلات بسماكة مُحسَّنة لـ MoTe2. ولكن ، ينخفض ​​V إلى 0.84 فولت بسبب فصل مستوى الإلكترون وشبه فيرمي الآن مقيد بفجوة النطاق MoTe2. إجمالاً ، على الرغم من تدمير Voc بعد إدخال طبقة MoTe2 ، فإن تعزيز JS يسود بشكل كبير على تقليل Voc ، مما يؤدي إلى زيادة ملحوظة في PCE من 14.01 بالمائة إلى 18.52 بالمائة. تساهم زيادة PCE أيضًا في محاذاة النطاق المناسب بين MoTe وطبقة البيروفسكايت و HTL ، كما هو موضح في الشكل 2 ب. في الواقع ، يمكن لمحاذاة النطاق المرغوبة بين طبقات الامتصاص أن تخفف بشكل فعال فقدان V في PSCs متعددة الوصلات نتيجة لتحسين نقل الشحنة وتقليل إعادة تركيب الشحنة. من أجل توفير منظور أوسع لقدرة TMD على امتصاص الضوء ، نقارن طيف الامتصاص للهيكل الحالي بالوقت الذي تم فيه استبدال طبقة MoTe2 بثلاثة أنظمة TMD أخرى ، WSe2 ، MoSe2 ، و MoS2 ، كما هو موضح في الشكل 2 ج. تم الحصول على معاملات معامل الانكسار وبنية النطاق لـ WSe2 و MoSe2 و MoS2 من الأدبيات 34،39-41. بينما تُظهر جميع أجهزة TMD تفاعلًا قويًا بين الضوء والمادة تحت الإضاءة الخفيفة ، فإن فجوات النطاق الخاصة بها تغطي نطاقًا واسعًا من 1-2 فولت. هنا ، يمكن أن تمتص WSe2 و MoSe2 مع فجوة نطاق تبلغ حوالي 1.3 فولت طيفًا أوسع من الضوء مقارنة بـ MoS2 مع فجوة نطاق 1.45 فولت. من بين هؤلاء ، من الواضح أن MoTe2 أكثر قدرة على امتصاص ضوء NIR ، مما يجعله الخيار الأفضل للتتالي مع PSK. يوضح الشكل 2 د ، هـ التفاعل بين المجالات الكهربائية الخفيفة والطبقات المختلفة بطول موجة 600 و 1000 نانومتر. يمكن للمرء أن يرى أن طبقة MoTe2 تتفاعل مع الضوء عندما يتم ضبط الطول الموجي على 1000 نانومتر ، في حين أن مساهمتها في امتصاص الضوء في الطول الموجي المرئي 600 نانومتر لا تكاد تذكر. من الجدير أيضًا معرفة أن استخدام TMDs في PSCs قد أظهر نتائج ناجحة لتعزيز الاستقرار. على الجانب الآخر ، يمكن تحضير TMDs بكل سمك بسهولة من خلال مناهج غير حساسة للبيئة وغير مدمرة مثل التقشير الجاف أو السائل 16 ، ثم نقلها بالطرق الجافة أو الرطبة. وبالتالي ، يمكن أن يؤدي الجمع بين مواد PSK و TMDs إلى تحسين أداء PSC ، ليس فقط في التشغيل الكهروضوئي ولكن أيضًا في عدم الاستقرار

https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/anti-aging-cistanche.html


الشكل 2. أداء PSC أحادي ومتعدد الوصلات. (أ) منحنى كثافة التيار والجهد (J-V) لوحدة PSC أحادية و PSC متعددة الوصلات بما في ذلك MoTe2. (ب) مخطط محاذاة النطاق لـ PSC متعدد الوصلات. (ج) أطياف الامتصاص للهيكل لأنظمة TMDs المختلفة بما في ذلك MoTe2 و WSe2 و MoSe2 و MoS2. (د) و (هـ) توزيع المجال الكهربائي المقيس بأطوال موجية 600 و 1000 نانومتر ، على التوالي.


لتحقيق أداء ذروة PSC متعدد الوصلات ، تم إجراء تحليل لاعتماد أداء الخلية على سمك MoTe2 ، بينما تُترك معلمات الإدخال الأخرى في الجدول 1 دون تغيير. وفقًا للشكل 3 ، يتغير الامتصاص وتوليد الناقل والمعلمات الكهروضوئية للخلية مع زيادة سمك MoTe2 من 5 إلى 100 نانومتر. يعرض الشكل 3 أ أطياف الامتصاص لأربعة سماكات مختلفة لطبقة MoTe2 داخل PSC متعدد الوصلات. كما هو متوقع ، كلما زادت سماكة طبقة MoTe2 ، زاد امتصاص الضوء في طبقة MoTe2. ومع ذلك ، فإن معدل امتصاص الضوء يصبح أبطأ مع زيادة سمك MoTe2 ، حتى يصل إلى التشبع بسماكة معينة. على الرغم من أن MoTe2 يمتص الكثير من الضوء عند الأطوال الموجية الأطول حوالي 1100 نانومتر ، إلا أن توليد الموجات الحاملة ضعيف في مثل هذه الأطوال الموجية ، كما هو موضح في الشكل 3 ب. يمكن أن يُعزى ذلك إلى تأثير التجويف الرنان والتداخل الذي يلعب دورًا في أطياف الامتصاص ، لكن لا يمارس أي تأثير على توليد الموجات الحاملة. كما هو مبين في الشكل 3 ج ، د ، تختلف المعلمات الكهروضوئية للخلية ، PCE ، Jsc ، Voc ، و FF مع سمك MoTe2. مع زيادة سماكة طبقة MoTe2 ، يزداد J تدريجيًا حتى يصل إلى نقطة التشبع. على العكس من ذلك ، ينخفض ​​V مع زيادة سمك MoTe2. يواجه Te Voc في البداية انخفاضًا سريعًا ثم يصبح معدل الانخفاض أبطأ مع زيادة سمك MoTe2. يمكن تعيين قيمة V المتناقصة لزيادة إعادة تركيب حامل الشحنة في طبقة الامتصاص السميكة ومقاومة السلسلة المتزايدة. عندما تكون سماكة الطبقة الماصة أصغر من طول انتشار الناقل ، فإن معدل إعادة التركيب الحامل يتناقص بشكل كبير ، مما يؤدي إلى زيادة حادة في الصوت. من ناحية أخرى ، بعد مسافة بقدر طول انتشار الموجة الحاملة ، يحدث اختزال Voc ناشئ عن زيادة إعادة تركيب الموجة الحاملة. أيضًا ، تجدر الإشارة إلى أن معلمة FF لها اعتماد ضئيل على سمك MoTe2. وبالتالي ، كما هو موضح في الشكل ثلاثي الأبعاد ، يخضع PCE في البداية إلى زيادة شديدة نسبيًا في الاستجابة لكل من التغييرات الحادة Voc و JSC في سمك MoTe2 الأرق ثم يصل إلى الحد الأقصى (حوالي 18.52 بالمائة) عند سمك MoTe2 البالغ 25 نانومتر ، وبعد ذلك ، تنخفض مع تشبع Jsc زيادة.

من أجل التعويض عن التأثير المدمر للتكديس المتوازي للمواد ذات فجوة الحزمة المنخفضة والعالية ، نقوم باستبدال طبقة spiro بطبقة 60 نانومتر rGO لتحسين نقل الناقل. يمكن القول أن أكسيد الجرافين (GO) و rGO يمكن أن يوفران فوائد متعددة لـ PSCs ، وهي تحسين الاستقرار والتوصيل الكهربائي والحراري. وبالتالي ، تم استخدام المواد على نطاق واسع لوظائف مختلفة في PSCs مثل طبقات النقل الحاملة والطبقات البينية وأكاسيد موصلة شفافة. هنا ، يتم تحديد طبقة GO لإدراجها كـ HTL بسبب بنية النطاق المحاذاة جيدًا مع حواف النطاق للطبقات المجاورة. تم الحصول على معلمات نطاق الطاقة الإلكترونية لـ rGO من المرجع 46. كما هو موضح في الشكل 4 أ ، تعمل فائدة rGO مثل HTL بشكل ملحوظ على تحسين كل من FF و Voc حتى

https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/anti-aging-cistanche.html


الشكل 3. يعتمد أداء PSC متعدد الوصلات على سمك MoTe2. (أ) أطياف الامتصاص لفيلم MoTe2 بسماكات مختلفة. (ب) توليد الناقل داخل السماكات المختلفة لـطبقة MoTe2. (ج) تمثل المنحنيات السوداء والزرقاء اعتماد المركبات العضوية المتطايرة و JSC على سمك MoTe2 ، على التوالي. (د) اعتماد PCE على سمك MoTe2.

Cistanche desertiloca

{0}. 89 و 0.928 ، على التوالي ، بالمقارنة مع PSC متعدد الوصلات بدون طبقة rGO. وبالتالي ، ينتج عنه PCE يصل إلى 20.32 ، حوالي 1.77 في المائة أكبر من PSC متعدد الوصلات مع spiro HTL. تم تخصيص التحسين الملحوظ لأداء الخلايا الكهروضوئية في PSC متعدد الوصلات القائم على rGO لنقل الشحنات بشكل أكثر كفاءة ومحاذاة أفضل لنطاق الطاقة ، إلى جانب تقليل مقاومة السلسلة المتزايدة بسبب التخفيض المتوقع لإعادة الشحن في الواجهة.

يقارن الشكل 4 ب الأداء الكهروضوئي لـ PSC متعدد الوصلات مع HTLs المختلفة بما في ذلك مواد Spiro و PTAA و rGO و CuS. يتم جدولة معلمات الإدخال لهذه المواد في الجدول 2. تعمل طبقة rGO مثل HTL بشكل أفضل من المواد الأخرى نظرًا لقدرتها العالية على حركة الفتحات 47 ، جنبًا إلى جنب مع محاذاة النطاق اللطيف مع MoTe2. على العكس من ذلك ، فإن CuS ليست متوافقة بشكل جيد مع MoTe2 ، مما يؤدي إلى تقليل المركبات العضوية المتطايرة. يظهر الشكل 4 ج مخطط النطاق لـ PSC متعدد الوصلات مع HTLs مختلفة.


يطلب المزيد:

البريد الإلكتروني: wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp / Tel: plus 86 15292862950





قد يعجبك ايضا