Improving the stability of perovskite solar cells and modules by interface and grain boundary passivation

ic-school-black-48dp-14
Categorie
Doctoraatsverdediging
Datum
2023-02-01 14:00
Locatie
ONLINE verdediging

Promovendus/a: Xin Zhang

Promotor(en): Prof. dr. ir. Jozef Poortmans, Prof. Yiqiang Zhan

Dankzij de uitstekende opto-elektronische eigenschappen van perovskiet, waaronder een directe bandkloof, hoge absorptiecoëfficiënt, lange levensduur van de ladingsdragers, afstembare bandkloof, enz., hebben we de laatste tien jaar een snelle ontwikkeling van perovskietzonnecellen (PSC's) gezien. Zeer efficiënte PSC's worden vaak verkregen op basis van de n-i-p apparaatconfiguratie en de perovskietlagen die met de anti-oplosmiddelmethode zijn bereid. Het anti-oplosmiddel is echter vaak giftig en de methode is niet compatibel met het opschalen van de modules. Gas-quenching, als alternatief voor anti-oplosmiddel, gebruikt een schoon en goedkoop gas in plaats van een giftig anti-oplosmiddel en heeft de voordelen van gemakkelijke controle, zeer reproduceerbaar, compatibel met opschaling, enz. De prestaties van gas-gequenchede, geïnverteerde p-i-n PSC's blijven echter nog steeds achter bij die van state-of-the-art n-i-p PSC's. Deze dissertatie concentreert zich daarom op het begrijpen en verbeteren van de prestaties van gas-gequenchede p-i-n PSC's en perovskietmodules.

Het optimaliseren van de bulkkwaliteit en de interfaciale eigenschappen van perovskietfilms is cruciaal voor het bereiken van hoog-efficiënte PSC's. We een basisplatform ontwikkeld dat gebaseerd is op de optimalisatie van de perovskietsamenstelling en de selectie van gatentransportlagen, met een vermogensomzettingseffici.ntie (PCE) van ~19% als benchmark voor de gas-gequenchede p-i-n Cs0.1FA0.9PbI2.7Br0.3 PSCs. Een geïntegreerde strategie werd verder voorgesteld om synergetisch zowel het oppervlak als de bulkeigenschappen van de gas-quenchede perovskietfilms te verbeteren. Het resultaat was een aanzienlijke PCE-boost met een uitstekende PCE van 22.3%. Bovendien het onstabiele operationeel gedrag van Cs0.1FA0.9PbI2.855Br0.145 PSC’s op gesputterd NiOx verbeterd door de wijziging van het bovenvlak. Vervolgens optimaliseerden we gelijktijdig de twee interfaces grenzend aan de Cs0.1FA0.9PbI2.855Br0.145 perovskiet. Dit gaf diepgaand inzicht dat de aanpassing van het bovenste interface effectief de niet-radiatieve recombinatiecentra kan passiveren en de extractie van foto-gegenereerde elektronen kan vergemakkelijken. De aanpassing aan het onderste, begraven interface blijkt gunstig te zijn voor het transport van foto-gegenereerde gaten dankzij een betere alignering van meer op elkaar afgestemde energieniveaus. Bijgevolg werden zeer efficiënte PSC met een klein oppervlak (0.13 cm2) en een PCE van 24.3% en perovskietmodules met een groter oppervlak (> 3.6 cm2) en een PCE van 22.6% gedemonstreerd.
 
 

Alle datums

  • 2023-02-01 14:00

Powered by iCagenda