矿太阳能电池中电极诱导降解的多尺度表征

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.
• 固态物理 固态物理

背景情况:

• 金属化物矿 (MHP) 太阳能电池提供了有前途的效率,但存在稳定性问题,阻碍了商业化.
• 了解降解机制对于提高MHP技术的长期性能和可行性至关重要.

研究的目的:

• 研究MHP太阳能电池在黑暗储存条件下的降解模式.
• 识别特定的电极腐蚀路径及其对设备性能的影响.
• 展示有效的缓解策略,以提高MHP太阳能电池的稳定性.

主要方法:

• 多尺度表征包括电流-电压 (JV) 曲线,电光 (EL) 和光光 (PL) 成像.
• 截面凯尔文探针力显微镜 (KPFM) 来绘制纳米电场特性.
• 电子显微镜 (SEM/TEM) 用于降解接口的结构和化学分析.

主要成果:

• 通过将银 (Ag) 电极扩散到吸收器中来降解完整的设备,形成AgI并影响ETL/矿和矿/HTL接口.
• 没有金属电极的设备显示通过氧化物 (ITO) 腐蚀降解,造成空隙和In/Sn扩散到吸收器中.
• 通过使用SNO_x阻断层和用FTO (含的氧化锡) 取代ITO来实现缓解.

结论:

• 金属电极扩散是主要的黑暗降解途径,但ITO腐蚀和吸收器不稳定性也需要注意.
• 接口工程和材料选择 (例如,FTO比ITO) 是改善MHP太阳能电池稳定的有效策略.
• 这项工作提供了多层次的理解,将接口属性与设备级退化联系起来,并突出了提高MHP太阳能电池寿命的途径.