مصنوعات کا تعارف

پیرووسکائٹ/سلکان ٹینڈم سیلز پہلے ہی 35% کارکردگی تک پہنچ چکے ہیں۔ مسئلہ استحکام کا ہے۔ یہ آلات اب بھی 25 سالہ عمر کی تجارتی ضروریات سے بہت دور ہیں، اور بنیادی وجہ انٹرفیس پر ہے۔ وہاں چارج جمع ہوتا ہے، اور یہ جمع ریڈوکس رد عمل اور آئن کی منتقلی کو متحرک کرتا ہے۔

عام طور پر استعمال ہونے والی ALD-SnOx الیکٹران ٹرانسپورٹ پرت اپنی زیادہ مزاحمت کی وجہ سے موٹائی کے توازن کا مسئلہ پیش کرتی ہے۔ بہت موٹی ہونے پر سیریز مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔ بہت پتلی ہونے پر یہ سپٹر نقصان یا آئن کے پھیلاؤ کو روک نہیں سکتی۔ اس کا مطالعہ کرنے کے لیے، ایک پیرووسکائٹ کمپوزٹ MPPT ٹیسٹر جو AAA-گریڈ LED سولر سمیلیٹر کو عمر رسیدہ روشنی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتا ہے، سیل کے درجہ حرارت کو کئی طریقوں سے کنٹرول کر سکتا ہے اور ارد گرد کے ماحول کا انتظام کر سکتا ہے، طویل مدتی استحکام کے ٹیسٹ چلا سکتا ہے۔

یہ کام آل-ALD عمل کے ذریعے SnOx/AZO دوہری پرت بناتا ہے۔ ایک انتہائی پتلی SnOx بینڈ الائنمنٹ برقرار رکھتی ہے، جبکہ ایک کنڈکٹیو AZO پرت کم مزاحمت کا راستہ فراہم کرتی ہے اور ایک گھنی رکاوٹ کے طور پر کام کرتی ہے۔ یہ چارج نکالنے اور جسمانی رکاوٹ کو دو الگ کاموں میں تقسیم کرتا ہے۔ اس ڈھانچے کے ساتھ سنگل جنکشن وسیع بینڈ گیپ پیرووسکائٹ سیلز 23.47% کارکردگی تک پہنچے، اور ٹینڈم ڈیوائسز 33.25% تک پہنچیں۔ 1000 گھنٹے مسلسل روشنی کے بعد بھی انہوں نے اپنی ابتدائی کارکردگی کا 96% برقرار رکھا، جو انٹرفیس کی حکمت عملی کی تائید کرتا ہے۔

تکنیکی پیرامیٹرز

پیرووسکائٹ کمپوزٹ MPPT ٹیسٹر کی خصوصیات

تکنیکی فوائد

ALD دو پرت کی تیاری اور برقی کارکردگی

سنگل جنکشن ٹیسٹوں نے دکھایا کہ SnOx 150 سائیکلوں پر بہترین کارکردگی دکھاتا ہے۔ موٹائی بڑھانے سے سیریز مزاحمت بڑھی اور فل فیکٹر کم ہوا۔ مزاحمتی حد کو کم کرنے کے لیے، مصنفین نے ALD سے اگائی گئی AZO انٹرلیئر شامل کیا۔ دو اسٹیکس کا موازنہ کیا گیا: 250 سائیکل SnOx بمقابلہ 100 سائیکل SnOx کے علاوہ 400 سائیکل AZO۔

J-V پیمائشوں نے دکھایا کہ SnOx/AZO مجموعہ نے ڈیوائس کی کارکردگی بڑھا دی۔ توانائی کی سطح کے تجزیے میں پایا گیا کہ کنڈکشن بینڈ کا کم از کم SnOx سے AZO سے IZO کی طرف نیچے آتا ہے، جو ایک زیادہ سازگار سیڑھی نما بینڈ الائنمنٹ بناتا ہے جو انٹرفیس نکالنے کی رکاوٹ کو کم کرتا ہے۔ c-AFM نے دکھایا کہ SnOx/AZO اور خالص AZO خالص SnOx سے بہت بہتر چلاتے ہیں۔ KPFM نے SnOx/AZO پیرووسکائٹ فلم پر زیادہ یکساں سطحی پوٹینشل اور کم نقص کثافت دکھائی۔ عارضی جذب سپیکٹروسکوپی نے SnOx/AZO کے ساتھ تیز تر کیریئر نکالنے کی تصدیق کی۔

ALD پرت انحطاط کو دباتی ہے

85°C پر روشنی کے تحت 400 گھنٹے کی عمر کے بعد، SnOx نمونوں نے UV-vis میں مضبوط لیڈ آئوڈائڈ جذب، XRD میں دھاتی Pb⁰ تفاوت کی چوٹیاں، اور کراس سیکشن SEM میں انٹرفیس خالی جگہیں اور بلک نقصان دکھایا۔ SnOx/AZO نمونوں میں، انحطاط کے یہ نشانات بہت کمزور تھے۔ TOF-SIMS نے SnOx ڈیوائسز میں پیرووسکائٹ پرت میں بھاری Ag کی دخول اور شدید I⁻ پھیلاؤ دکھایا، جبکہ SnOx/AZO ڈیوائسز میں کوئی واضح آئن پھیلاؤ نہیں دیکھا گیا۔

85% RH پر 7 دنوں کے بعد، SnOx سے ڈھکی فلم نے پیلا δ مرحلہ تیار کیا، لیکن SnOx/AZO سیاہ رہا۔ PLQY پیمائشوں نے SnOx/AZO کے لیے کم غیر تابکاری دوبارہ ملاپ کا نقصان اور عمر کے بعد زیادہ PLQY برقرار رکھنے کی شرح دکھائی۔ KPFM نے عمر رسیدہ SnOx نمونے میں سطحی نقص کثافت میں بڑی چھلانگ دکھائی، جبکہ SnOx/AZO میں بمشکل تبدیلی آئی۔

مصنوعات کا اطلاق

سنگل جنکشن سیل کی کارکردگی اور استحکام

ساخت ITO / NiOx / Me-4PACz / پیرووسکائٹ / C60 / ALD پرت / Ag والے سنگل جنکشن ڈیوائسز میں، SnOx/AZO چیمپئن نے 23.47% کارکردگی، VOC 1.27 V، FF 83.92%، JSC 22.07 mA/cm² حاصل کیا، جس میں ہسٹریسیس واضح طور پر کم ہوئی۔ EQE-انٹیگریٹڈ کرنٹ کثافت 21.62 mA/cm² تھی، جو SnOx ڈیوائس کے 20.92 mA/cm² سے زیادہ ہے۔ مستحکم پاور آؤٹ پٹ 23.12% تھا۔ Urbach توانائی 13.11 meV آئی، جو SnOx ڈیوائس کے 16.38 meV سے کم ہے۔

استحکام پر، 85°C پر 1100 گھنٹے کی تاریک عمر بڑھنے کے بعد SnOx/AZO نے اپنی ابتدائی کارکردگی کا 90% سے زیادہ برقرار رکھا، جبکہ SnOx 600 گھنٹے تک 85% پر آ گیا۔ 85°C پر روشنی کے ساتھ، SnOx/AZO نے 300 گھنٹے بعد 80% سے اوپر رکھا، جبکہ SnOx 200 گھنٹے بعد 60% سے نیچے گر گیا۔ MPPT ٹیسٹنگ میں، SnOx/AZO نے 2000 گھنٹے بعد 96% برقرار رکھا، جبکہ SnOx 700 گھنٹے بعد 80% پر آ گیا۔

ٹینڈم سیل کی کارکردگی اور استحکام

ALD بائلیئر کو پیرووسکائٹ/TOPCon سلکان ٹینڈم ڈیوائس میں شامل کیا گیا۔ HAADF-STEM نے ایک مسلسل، گھنی بائلیئر دکھائی جس میں SnOx تقریباً 10 nm اور AZO تقریباً 60 nm تھا، کوئی پن ہول یا ڈیلامینیشن نہیں تھی۔ HR-TEM نے تصدیق کی کہ SnOx بے ساختہ ہے، اور EDS نے AZO میں یکساں Zn تقسیم دکھائی۔

چیمپئن ٹینڈم ڈیوائس نے 33.25% کارکردگی، VOC 1.98 V، JSC 20.83 mA/cm²، FF 80.71% حاصل کیا، جس میں تقریباً کوئی ہسٹریسس نہیں تھا۔ EQE نے اوپر اور نیچے کے سیل کے فوٹو کرنٹ بالترتیب 20.43 اور 20.40 mA/cm² دکھائے، جو ایک اچھا میچ ہے۔ مستحکم پاور آؤٹ پٹ 32.38% تھا۔

85°C پر 1000 گھنٹے کی تھرمل ایجنگ کے بعد SnOx/AZO نے 90% سے زیادہ کارکردگی برقرار رکھی، جبکہ SnOx 400 گھنٹوں کے اندر 90% سے نیچے گر گیا۔ ڈیمپ ہیٹ ٹیسٹنگ (ڈبل 85) میں، SnOx/AZO 400 گھنٹے بعد 92% سے اوپر رہا، جبکہ SnOx 200 گھنٹوں کے اندر 80% سے نیچے گر گیا۔ 1000 گھنٹے کی مسلسل روشنی کے بعد، SnOx/AZO نے 96% سے اوپر برقرار رکھا، جبکہ SnOx 300 گھنٹوں کے اندر 80% سے نیچے گر گیا۔

میکانزم کا خلاصہ

SnOx/AZO بائلیئر کا فائدہ دو چیزوں پر آتا ہے۔ conductive AZO cap الیکٹران نکالنے کو تیز کرتا ہے اور انٹرفیس چارج بلڈ اپ کو کم کرتا ہے، جو رد عمل سے چلنے والے انٹرفیس انحطاط کو دباتا ہے۔ اسی وقت، گھنی بائلیئر ایک مؤثر آئن اور نمی رکاوٹ کے طور پر کام کرتی ہے، جو آئیوڈائڈ سے متاثرہ سلور سنکنرن اور پیرووسکائٹ میں Ag⁺ کی منتقلی کو روکتی ہے۔ تیز الیکٹران نکالنے کے ساتھ جسمانی آئن بلاکنگ مل کر ایک "فنکشنل ڈی کپلنگ" میکانزم دیتی ہے، لہذا دونوں اثرات مل کر ڈیوائس کی پائیداری کو مضبوط کرتے ہیں۔

یہ مطالعہ پیرووسکائٹ/سلکان ٹینڈم سیلز میں انٹرفیس ری ایکشن سے چلنے والے انحطاط کو دبانے کے لیے ایک آل-ALD SnOx/AZO بائلیئر استعمال کرتا ہے۔ بائلیئر SnOx کی اچھی بینڈ الائنمنٹ کو AZO کی اعلی چالکتا اور گھنی رکاوٹ کے فعل کے ساتھ جوڑتا ہے، چارج جمع کو کم کرتا ہے اور آئن پھیلاؤ اور نمی کے داخلے کو روکتا ہے۔ سنگل جنکشن ڈیوائسز نے 23.47% کارکردگی حاصل کی، ٹینڈم ڈیوائسز نے 33.25%، اور دونوں نے 1000 گھنٹے MPPT کے بعد ابتدائی کارکردگی کا 96% سے اوپر برقرار رکھا۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ اعلی کارکردگی اور مستحکم پیرووسکائٹ/سلکان ٹینڈم PV بنانے کے لیے انٹرفیس انجینئرنگ کتنی مرکزی ہے، اور ایسے سیلز کی طرف ایک حقیقی راستہ بتاتا ہے جو کارآمد اور پائیدار دونوں ہوں۔

پیرووسکائٹ کمپوزٹ MPPT ٹیسٹر، جو A+AA+ LED سولر سمیلیٹر کو ایجنگ لائٹ سورس کے طور پر استعمال کرتا ہے، پیرووسکائٹ سولر سیل ریسرچ کو مضبوط سپورٹ فراہم کرتا ہے۔ چونکہ پیرووسکائٹ سیل روشنی اور درجہ حرارت کے لیے بہت حساس ہوتے ہیں، ان کا زیادہ سے زیادہ پاور پوائنٹ مسلسل بدلتا رہتا ہے۔ MPPT کنٹرولر اس پوائنٹ کو ریئل ٹائم میں ٹریک اور لاک کرتا ہے، تاکہ سسٹم ہمیشہ اپنی بہترین پاور پر آؤٹ پٹ دے۔ اس سے توانائی کی پیداوار زیادہ سے زیادہ ہوتی ہے اور پورے PV سسٹم کے استحکام اور معاشیات میں بہتری آتی ہے۔

حوالہ: پیرووسکائٹ/سلیکون ٹینڈم سولر سیلز میں انٹرفیشل ری ایکشنز کو ایک آل-ALD SnOx/AZO بائلیئر کے ذریعے دبانا

Ooitech کا نقطہ نظر

یہاں جو چیز نمایاں ہے وہ ہے "فنکشنل ڈی کپلنگ" کا تصور، جس میں ایک پتلی پرت بینڈ الائنمنٹ اور دوسری بلاکنگ کا کام سنبھالتی ہے، بجائے اس کے کہ ایک ہی SnOx فلم کو دونوں کام کرنے پر مجبور کیا جائے اور ان میں سے ایک میں نقصان اٹھانا پڑے۔ پیداوار کی طرف، پورے سائز کے ماڈیول میں ALD اسٹیک کی یکسانیت بالکل وہی ہے جہاں لائن کنٹرول اور میٹرولوجی اہمیت رکھتے ہیں، اور یہ اس قسم کی پروسیس تفصیل ہے جس پر ہم ماڈیول لائنیں بناتے وقت غور کرتے ہیں۔ اگر آپ یہ دیکھنا چاہتے ہیں کہ پیرووسکائٹ اور ٹینڈم ماڈیول مینوفیکچرنگ فیکٹری فلور پر کیسے اکٹھی ہوتی ہے، تو Ooitech YouTube چینل (www.youtube.com/ooitech) فالو کرنے کے قابل ہے۔