هندسة الوجه عن طريق تخميل يوديد الثيازوليوم نحو تقليل الانتشار الحراري وتحسين الأداء من خلايا بيروفسكايت الشمسية
Title Interface Engineering by Thiazolium Iodide Passivation Towards Reduced Thermal Diffusion and Performance Improvement in Perovskite Solar Cells
الباحث الرئيس محمد توقير خان
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: Solar Cells
المستخلص: لقد أصبحت هندسة السطح البيني واحدة من أكثر الأساليب سهولة وفعالية لتحسين أداء الخلايا الشمسية وثباتها على المدى الطويل ولتقليل التفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها. لقد تم تطوير ثلاثة عوامل تثبيط والتي يمكنها تنشيط السطح وتقليل الكراهية للماء (زيادة الالتصاق بالسطح)، من خلال استخدام يوديد الثيازوليوم المستبدل (TMI) في تصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية. يتم تقييم دورالطبقات البينية ليوديد الثيازوليوم في خواص التركيب الدقيق والخصائص الكهروضوئية من خلال القياسات التركيبية وقياسات الامتصاص العابرة. ان استخدام يوديد الثيازوليوم أدي الي تحسين في جهد الدائرة المفتوحة (Voc) ومعامل الملء عن طريق تقليل مسارات إعادة الالتحام المحتملة عند السطح البيني للبيروفسكايت / حفرة ومن خلال تقليل المصائد الضحلة وكذلك العميقة. هذه بدورها تسمح بتحقيق أداء أعلى مقارنة بالسطح الأصلي الغير معالج. بالإضافة إلى ذلك، فان طبقة البيروفسكايت التي تم تخميلها بواسطة يوديد الثيازوليوم تقلل بشكل كبير الانتشار الحراري والتحلل الناجم عن الرطوبة. إن خلايا البيروفسكايت الشمسية غير المغلفة والتي تستخدم يوديد الثيازوليوم أُظهرت ثباتاً ملحوظًا تحت مستويات من الرطوبة (≈50 ٪ RH) ، مع الاحتفاظ بـ ≈95 ٪ من كفاءة تيار الفوتونات الأولي بعد 800 ساعة من التصنيع، مما يمهد الطريق نحو مسعى محتمل قابل للتطوير.
Abstract: Interface engineering has become one of the most facile and effective
approaches to improve solar cells performance and its long-term stability and
to retard unwanted side reactions. Three passivating agents are developed
which can functionalize the surface and induce hydrophobicity, by employing
substituted thiazolium iodide (TMI) for perovskite solar cells fabrication. The
role of TMI interfacial layers in microstructure and electro-optical properties
is assessed for structural as well as transient absorption measurements.
TMI treatment resulted in VOC and fill factor enhancement by reducing possible
recombination paths at the perovskite/hole selective interface and by
reducing the shallow as well as deep traps. These in turn allow to achieve
higher performance as compared to the pristine surface. Additionally, the TMI
passivated perovskite layer considerably reduces CH3NH3
+ thermal diffusion
and degradation induced by humidity. The un-encapsulated perovskite
solar cells employing TMI exhibit a remarkable stability under moisture levels
(≈50% RH), retaining ≈95% of the initial photon current efficiency after 800 h
of fabrication, paving the way towards a potential scalable endeavor.