QFLSAplicación y valor en la investigación fotovoltaica solar

En el estudio de materiales fotovoltaicos solares, el nivel de energía cuasi - Fermi se divide(QFLS)Se ha convertido en un indicador clave de la física analítica y la optimización del rendimiento de los dispositivos. Cuantifica las diferencias en la energía potencial química de los transportistas fotogénicos y revela directamente las pérdidas compuestas de radiación y no radiación en el interior del material. Estas pérdidas determinan el voltaje de apertura de las células solares(COV)El límite.

QFLSValor central: cuantificar la pérdida de energía y identificar las causas profundas

Idealmente,QFLSLos valores deben estar relacionados con el exterior del dispositivo.COVIgual. Sin embargo, en las células solares reales, los defectos en los puntos de contacto, las capas de transmisión y los materiales causan pérdidas de potencial electroquímico, lo que hace que la realidadCOVPor debajo de la teoríaQFLS. EsteQFLSyCOVEl desajuste es la fuente de la pérdida de voltaje.

QFLSMedir la cuantificación directa de las pérdidas combinadas de radiación y no radiación, especialmente la no radiación causaráQFLSSe desvía de su límite de radiación. Esto proporciona una base para identificar las causas profundas de la pérdida de voltaje.- -Si el material en sí está compuesto in vivo o es un problema de interfaz.

Análisis de casos específicos

Estudio sobre la Perovskita de estaño, plomo y titanio:Universidad de Oxfordpor Henry J. SnaithProfesor y equipo de profesores Li Meng de la Universidad de HenanAñadir clorhidrato de Cisteína(CysHCl)En el estudio[1], a travésMapeo QFLS(Imagen3e)Descubrir, agregarel CysHClPelícula delgada de Perovskita de estaño posterior al plomoQFLSEl valor aumenta y la distribución espacial es más uniforme. Los resultados muestran queel CysHClLos defectos del material fueron pasivados y se redujeron los compuestos no radiantes.

Optimización de la estructura del dispositivo:Equipo de profesores Zhou Zhongmin y Yue Fang de la Universidad de Ciencia y tecnología de QingdaoEstudiar el aumento de los pares de campos eléctricosQFLSEl impacto del déficit[2]. imagen1dMostrando diferentes dispositivos semiclasificadosPLQYmediciónQFLSDatos que confirman la optimización de la Perovskita/ FPDLa estructura puede inhibirQFLSDéficit. Este mecanismo de inhibición se logra mejorando la eficiencia de la separación y extracción de transportistas.

Tecnología de detección rápida: guangyan TechnologyEnlitechMapeador QFLSEl equipo de detección puede estar en3Obtenido en segundosQFLSEl mapa visual presenta rápidamente la distribución general del nivel de energía cuasi - Fermi del material, identifica intuitivamente las ventajas y desventajas del material y la distribución de defectos, y acelera el proceso de selección y optimización del material.

QFLSEl papel rector en la optimización de dispositivos y la selección de materiales

QFLSDespués de la cuantificación, los investigadores pueden identificar los cuellos de botella de la pérdida de voltaje y guiar el diseño del dispositivo y la selección de materiales. Evalúa el impacto de los diferentes materiales de capa de transmisión y los cambios en las propiedades superficiales de las películas en diferentes etapas de tratamiento.

Optimización de la capa de transmisión:Universidad Rey Abdullah de Ciencia y tecnologíaStefaan De WolfEquipo de profesores利用Mapeo QFLS(Imagen3d-f)yQFLSHistograma de distribución(Imagen3g)[3]Comparando la Perovskita de brecha estrecha en diferentesOIT/SAMSobre el sustratoQFLSValor. Los resultados revelan diferenciasSAMCorrectoQFLSEl impacto de la distribución proporciona orientación para la optimización de la capa de transporte de agujeros.

Análisis del mecanismo compuesto:Universidad de PotsdamdeDieter NeherEquipo de profesoresseñalar[4], mediciónQFLSPuede evaluar eficazmente el potencial de voltaje de las moléculas pasivadas y las capas de transmisión de carga. Los estudios han demostrado que inclusoCOVDebido a la migración de iones o electrodos/.La interfaz de la capa de transporte está compuesta y saturada,QFLSEl mecanismo compuesto que sigue reflejando fielmente el material en sí es un indicador clave para evaluar la calidad inherente del material.

Guangyan TechnologyMapeador QFLSCon estratificación rápidaQFLSFunción de prueba, capaz de analizar cada capa de material capa por capa (por ejemploHTL, capa de transmisión electrónicaETLEl impacto en el rendimiento general del componente ayuda a los investigadores a comprender las ventajas y desventajas de cada capa de materiales, y luego capta el efecto del material en tiempo real durante el proceso de preparación del material, reduciendo considerablemente el tiempo de investigación y desarrollo.

QFLSPapel en la evaluación de la concentración de transportistas de carga y la dinámica compuesta

QFLSRefleja directamente la concentración de portadores de carga y la velocidad de recombinación. a través deQFLSLa medición puede juzgar la influencia de factores como la vida útil del portador y la concentración de dopaje en el rendimiento del dispositivo.

Estudio de la concentración de dopaje:Universidad de LuxemburgoDamilola AdeleyeEquipo de profesoresSe ha estudiado en profundidad el efecto de la concentración de dopaje enQFLSImpacto[5]Y deQFLSY la concentración de dopaje se estima en la medición de la vida útil del portador. En la literatura(Imagen3a)Se muestra claramenteQFLSY la vida útil del portador conCu / EnY los cambios en las diferentes temperaturas de crecimiento. El estudio destacaQFLSLa capacidad de reflejar directamente la concentración de transportistas de carga y la velocidad de recombinación ayuda a los investigadores a comprender profundamente el comportamiento de los transportistas y, a su vez, a regular con precisión las propiedades de los materiales.

Guangyan TechnologyMapeador QFLSCombinadoPLQY,EL-EQEyen el sitio PLLas funciones multimodales, como la dinámica de los transportistas, proporcionan un soporte de datos integral para el estudio de la dinámica de los transportistas y ayudan a los investigadores a juzgar con precisión la influencia de factores como la vida útil de los transportistas y la concentración de dopaje en el rendimiento del dispositivo.

QFLSAyuda en la publicación de los resultados de la investigación

En publicaciones académicas,QFLSEl uso de datos puede mejorar significativamente la persuasión y profundidad de la tesis. Proporciona datos precisos para cuantificar la pérdida de voltaje y también puede comparar los resultados experimentales con las limitaciones teóricas de eficiencia, destacando así el potencial de los resultados de la investigación.

Análisis de límites teóricos:Universidad de batna, ArgeliaHichem BencherifequipoLa producción cuántica de fotoluminiscencia se obtiene mediante una fórmula..PLQY) yQFLSAsociar[6], señalandoQFLSSe puede definir el límite de eficiencia teórica. En la literatura(Imagen3e)Se muestran películas de perovskita.QFLSLos resultados y su histograma de distribución se utilizan para evaluar la pérdida de eficiencia. Esto proporciona una fuerte evidencia del potencial de los dispositivos de notificación para acercarse a los límites teóricos, lo que demuestra que2D / 3DLas ventajas de las heteroestructuras para mejorar la eficiencia.

Investigación sobre el mecanismo de envejecimiento:Erlangen, Alemania-Universidad de NurembergChristoph J. BrabecEquipo de profesores利用QFLS(Imagen4 bis)Evaluar los cambios en las pérdidas no radiantes bajo diferentes capas apiladas[7]Se encontró que la recombinación in vivo es la principal fuente de pérdidas no radiantes en todo el dispositivo. Incluso con una capa de transmisión estable, la formación de defectos en el cuerpo sigue siendo el principal factor que afecta la estabilidad a largo plazo. EsteQFLSEl análisis cuantitativo proporciona datos clave para comprender en profundidad el mecanismo de envejecimiento de los dispositivos y es crucial para el desarrollo de células solares de Perovskita más estables.

Proporcionar referencias universales y comparabilidad de los resultados experimentales

QFLSComo cantidad física absoluta y adimensional, proporciona un punto de referencia universal para que los resultados de la investigación de diferentes componentes y diferentes laboratorios puedan compararse en el mismo punto de referencia. Esto es de gran importancia para los intercambios académicos y la estandarización de la investigación.

Estudio comparativo de múltiples materiales:Universidad de oxford, Reino Unidopor Henry J. SnaithyShuaifeng HuEquipo de profesoresa través deMapeo QFLS(Imagen3a)[8]Se ha evaluado la preparación de diferentes solucionesde Sn-PbPropiedades fotoeléctricas de las películas de perovskita. El estudio muestra que,PhA(ácido fosfórico) las películas tratadas tienen una distribución más uniformeQFLSLa distribución y los valores medios más altos demuestran el efecto de los aditivos en la mejora de la calidad de los materiales. Este tipo deQFLSLa introducción de datos permite comparar objetivamente las ventajas y desventajas de diferentes materiales y procesos.

Guangyan TechnologyMapeador QFLSTenerQFLS,PLQY,iVocFunciones multimodales como proporcionar datos de medición estandarizados y de alta precisión, quePLQYLa sensibilidad puede alcanzar6Orden de magnitud..1E-4%) garantiza la precisión de la medición y la aceptación internacional, lo que favorece enormemente la publicación de documentos y la comparación de datos entre laboratorios.

Predecir el rendimiento del dispositivo y los materiales de selección

QFLSY su pseudo derivadoJ-V (pseudo J-V)La curva puede predecir eficazmente el potencial del dispositivo y seleccionar materiales antes de la fabricación real del dispositivo, lo que ahorra mucho costos y tiempo de investigación y desarrollo.

Tecnología de predicción de rendimiento:Universidad Politécnica de enhofen, Países BajosRené A. J. JanssenEquipo de profesoresPonerQFLSLos datos dependientes de la intensidad de la luz se convierten en falsosJ-VCurva(Imagen4b)Y de esto se obtiene el factor de pseudo - relleno..pFF(...)(Imagen4d)Y la eficiencia de conversión de pseudopotencia..pPCE(...)(Imagen4e)[9].

KesselsA través de experimentos, otros estudiosos han medido con precisión las películas de Perovskita en diferentesGlyHClDivisión del orden de cuasi - fermilaenergía bajo concentración..QFLS) valor. Dependen de la intensidad de la luz.QFLSConversión de datos a pseudoJ-VCurva, esta conversión mediante el uso de la relación proporcional entre la densidad de fotocorriente y la intensidad de la luz, yQFLSSe realiza como voltaje.

De estos artefactosJ-VEn la curva, el equipo de investigación derivó un factor de pseudo - llenado..pFF) y la eficiencia de conversión de pseudopotencia..pPCE). Estos parámetros derivados, aunque no representan directamente la realidad del dispositivo finalJ-VRendimiento (porque se ignoran las pérdidas de transmisión de carga eléctrica), pero puede descartar eficazmente las pérdidas de transmisión en la preparación del dispositivo y reflejar más puramente la calidad fotoeléctrica interna y el potencial del propio material de perovskita.

GlyHClEstudio sobre el efecto de los aditivos: aprobadoQFLSAnálisis en profundidad de sus parámetros derivados,KesselsLa investigación de otros estudiosos revela claramenteGlyHClEfecto positivo en los materiales de Perovskita a base de plomo y estaño:

• Inhibición de la combinación no radiante: en la Adición1-2 % en moles de GlyHClEn la película de perovskita,QFLSValor de886 megavoltiosAscender a898-900 mV

• Mejorar la calidad del cristal:GlyHClRetrasar la solución precursoraSn2+Oxidación para mejorar la distribución del tamaño del grano y la calidad cristalina de la Perovskita

• Prolongar la vida útil de los transportistas: la semivida del portador comienza0,7 μsAumentar1,5 μs

• Mejorar el rendimiento del dispositivo:COVdesde0,69 VAscender a0,81 V,FFdesde71%Ascender a78%

• Mejorar la estabilidad: añadir2O4 % en moles de GlyHClPuede mejorar significativamente la estabilidad del dispositivo bajo luz continua.

Guangyan TechnologyMapeador QFLSPuede ser lo más rápido2Predecir la falsificación del material en minutosJ-VLa curva, que evalúa el potencial de eficiencia del material desde el nivel teórico, acorta considerablemente el ciclo experimental y puede visualizar los resultados de la predicción, lo que permite a los investigadores ver de un vistazo.

Verificar el modelo teórico y los resultados de la simulación

Medido experimentalmenteQFLSLos datos, que pueden calcularse para el primer principio..DFT) y difusión a la deriva..deriva-difusión(la simulación, etc., proporciona una base experimental clave para garantizar la precisión del modelo teórico.

Verificación de ingeniería de interfaz:Académico de la ciudad de Ciencia y tecnología del Rey AbdulazizMasaud AlmalkiY otrosEn el estudio se especifica[10]: "SCAPSLa calibración exitosa del modelo y los datos experimentales demuestra el papel clave de la velocidad de recombinación de la superficie en la mejora de la eficiencia del dispositivo. El uso de sales de amonio alquílico de cadena larga indica una disminución de la velocidad de recombinación superficial, lo que a su vez reduceCOV-QFLSDesajuste ".

Introdujeron sistemáticamente yoduro de alquilamonio de diferentes longitudes de cadena como pasivador de superficie, explicando con mapas de bandas energéticas.QFLSyCOVLos resultados de la simulación son consistentes con las observaciones experimentales, es decir, el tratamiento de pasivación puede inhibir eficazmente la composición de la interfaz y mejorar.QFLS(Imagen7a, b).

Verificación de modelado de dispositivos:Estados UnidosPrimer SolarEquipo de investigaciónEnInformación de apoyoSe muestra enE-SolverSimulador ySCAPS-1DEl simulador está en el gráfico yQFLS/q-COVComparación de las diferencias[11]Los resultados son altamente consistentes y el error es mínimo.(ImagenS1A, BMapa de sumaS2A, B). Este tipo de comparaciones lo demuestranQFLSLa importancia de verificar la precisión de la simulación numérica y el cálculo teórico proporciona una base teórica confiable para el diseño de dispositivos semiconductores.

Cálculo del primer principio:Instituto de tecnología de CoreaYong-Hoon KimyJuho Lee y Hyeonwoo YeoOtros académicosSe informa sobre la extracción de nodos a nivel nanométrico a partir del primer cálculo de principios.QFLSSección[12]Y explora su correlación con la transmisión de carga bajo un sesgo limitado.(Imagen4A, B). calculado por el primer principioQFLSLos investigadores pueden predecir su comportamiento eléctrico y potencial de voltaje en diferentes condiciones de sesgo y excitación antes de sintetizar o fabricar realmente nuevos materiales y dispositivos. Esto acorta el ciclo de I + D y permite explorar sistemáticamente el espacio de diseño de materiales.

conclusión

QFLSYmapeoLa tecnología se ha convertido en una herramienta para la investigación fotovoltaica solar. Proporciona datos precisos para cuantificar la pérdida de energía, guiar la selección de materiales y optimizar el diseño de dispositivos, y desempeña un papel clave en la publicación académica. a través deQFLSCon los datos, los investigadores pueden comprender más profundamente el mecanismo físico interno de los materiales fotovoltaicos, verificar los modelos teóricos y proporcionar una base científica sólida para el desarrollo de células solares más eficientes y estables. El desarrollo y la aplicación continuos de esta tecnología continuarán promoviendo el progreso de la tecnología fotovoltaica solar y contribuyendo al desarrollo sostenible de la sociedad humana.

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