33.25% کارکردگی، 1000 گھنٹے کے بعد 96% MPPT برقرار: آل-ALD SnOx/AZO بائلیئر پیرووسکائٹ/سلیکون ٹینڈمز میں انٹرفیس کے رد عمل کو دباتا ہے

مصنوعات کا تعارف

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

وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی ALD-SnOx الیکٹران ٹرانسپورٹ پرت اپنی زیادہ مزاحمتی صلاحیت 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 مزاحمتی 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 نے 23.47% کارکردگی حاصل کی، اور ٹینڈم ڈیوائسز نے 33.25% حاصل کیا۔ 1000 گھنٹے مسلسل روشنی کے بعد 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۔ موٹا کرنے سے سیریز مزاحمت بڑھی اور فل فیکٹر گر گیا۔ مزاحمتی حد کو کم کرنے کے لیے، مصنفین نے ALD سے اگایا ہوا 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 کا امتزاج ڈیوائس کی کارکردگی کو بڑھاتا ہے۔ توانائی کی سطح کے تجزیے نے پایا کہ کنڈکشن بینڈ کا کم از کم SnOx سے AZO سے IZO تک 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 بہتر کنڈکٹ کرتے 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 بڑھنے کے بعد، SnOx نمونوں نے UV-vis میں مضبوط لیڈ آئوڈائڈ جذب، XRD میں دھاتی Pb⁰ ڈفریکشن 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 فیز تیار کیا، لیکن SnOx/AZO سیاہ رہا۔ PLQY پیمائشوں نے SnOx/AZO کے لیے عمر بڑھنے کے بعد کم غیر تابکاری دوبارہ ملاپ کا نقصان اور زیادہ PLQY برقرار رکھنے کا مظاہرہ کیا۔ KPFM نے عمر رسیدہ SnOx نمونے کے لیے سطحی نقص کثافت میں بڑی چھلانگ دکھائی، جبکہ SnOx/AZO میں بمشکل تبدیلی آئی۔

مصنوعات کی درخواست

سنگل جنکشن سیل کی کارکردگی اور استحکام

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

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

ٹینڈم سیل کی کارکردگی اور استحکام

ALD بائلیئر کو perovskite/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 کی، جس میں تقریباً کوئی ہسٹریسیس نہیں تھی۔ EQE نے اوپر اور نیچے کے سیل فوٹو کرنٹ بالترتیب 20.43 اور 20.40 mA/cm² دکھائے، جو ایک اچھا میچ ہے۔ مستحکم پاور آؤٹ پٹ 32.38% تھی۔

85°C پر 1000 گھنٹے 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 گھنٹوں کے بعد 92% سے اوپر رہا، جبکہ SnOx 200 گھنٹوں کے اندر 80% سے نیچے گر گیا۔ 1000 گھنٹے 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۔ کنڈکٹیو AZO کیپ الیکٹران نکالنے کو تیز کرتی ہے اور انٹرفیس چارج جمع ہونے کو کم کرتی 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 Ag⁺ کے perovskite میں منتقلی کو روکتی ہے۔ تیز الیکٹران نکالنے کے ساتھ جسمانی آئن بلاکنگ 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 پیدا ہونے والی تنزلی کو دبانے کے لیے ایک آل-ALD SnOx/AZO بائلیئر استعمال کرتا ہے۔ بائلیئر SnOx کی اچھی بینڈ الائنمنٹ کو AZO کی اعلیٰ کنڈکٹیویٹی اور گھنی بیریئر فنکشن کے ساتھ جوڑتا ہے، جس سے چارج جمع ہونا کم ہوتا ہے اور آئن ڈفیوژن 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 زیادہ برقرار رکھا۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ انٹرفیس انجینئرنگ اعلیٰ کارکردگی اور مستحکم پیرووسکائٹ/سلکان ٹینڈم PV کی تعمیر میں کتنی مرکزی حیثیت رکھتی ہے، اور ایسے سیلز کی طرف ایک حقیقی راستہ بتاتی 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 دیتا 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/سلکان 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 "فنکشنل ڈی کپلنگ" کا تصور ہے، 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 کسی ایک میں کمی آئے۔ پیداوار کے پہلو پر، پورے سائز کے ماڈیول پر ALD اسٹیک کی یکسانیت بالکل وہی ہے جہاں لائن کنٹرول اور میٹرولوجی اہم ہوتی ہے، اور یہ اس قسم کی پروسیس تفصیل ہے جس پر ہم ماڈیول لائنیں بناتے وقت توجہ دیتے 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۔