Μια ερευνητική ομάδα από το Ινδικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Βομβάης επέδειξε μια μέθοδο εναπόθεσης ατομικής στρώσης (ALD) σε μια διαδικασία χαμηλότερης θερμοκρασίας για την εφαρμογή ενός ρυθμιστικού στρώματος λεπτής μεμβράνης οξειδίου του κασσιτέρου (SnOx) για την προστασία των στρωμάτων περοβσκίτη και μεταφοράς από ζημιές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψεκασμού διαφανούς αγώγιμου οξειδίου.
H χρήση του αγώγιμου οξειδίου
Το ψεκασμένο διαφανές αγώγιμο οξείδιο (TCO) χρησιμοποιείται για να επιτρέψει την κατασκευή ηλιακών κυψελών περοβσκίτη (PSC) σε διαδοχικά και διπρόσωπα επίπεδα. Ο ψεκασμός, ωστόσο, μπορεί να προκαλέσει σωματίδια υψηλής ενέργειας και υπεριώδες (UV) φως να βλάψουν τα υποκείμενα στρώματα περοβσκίτη και μεταφοράς οργανικού φορτίου.
«Το κύριο επίκεντρο της εργασίας ήταν η λεπτομερής συνταγή για εναπόθεση ατομικής στρώσης (ALD) σε χαμηλή θερμοκρασία ενός ενδιάμεσου στρώματος SnOx στη στοίβα περοβσκίτη/buckminsterfullerence (C60) σε χαμηλές θερμοκρασίες για την πρόληψη ζημιών από ψεκασμό», επιβεβαίωσε ο Dinesh Kabra, αντίστοιχος συγγραφέας της έρευνας, στο περιοδικό pv. «Αυτό το ενδιάμεσο στρώμα SnOx με βέλτιστη πυκνότητα και πάχος είναι το κλειδί για μεγαλύτερη απόδοση».
Αύξηση της αποτελεσματικότητας του πάνελ
Η αποτελεσματικότητά του αποδείχθηκε σε ένα ανεστραμμένο ηλιακό κύτταρο περοβσκίτη 1,08 cm2 που πέτυχε απόδοση 16,53%. Στο ανεστραμμένο ή p-i-n δομημένο κύτταρο, ο φωτισμός γίνεται μέσω της πλευράς του στρώματος μεταφοράς οπών (HTL). Στην συμβατική αρχιτεκτονική n-i-p του αλογονιδίου PSC, το ηλιακό κύτταρο φωτίζεται μέσω του στρώματος μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETL).
Στη μελέτη, εξετάστηκαν οι δομικές, οπτικές και συνθετικές ιδιότητες της λεπτής μεμβράνης ALD-SnOx ως συνάρτηση των παραμέτρων ανάπτυξης. Οι ιδιότητες της μεμβράνης ALD-SnOx ρυθμίστηκαν με ακρίβεια μεταβάλλοντας τις συνταγές ALD.
Παράμετροι όπως η θερμοκρασία εναπόθεσης, η έκθεση σε πρόδρομους και οι χρόνοι καθαρισμού στις συμπεριφορές ανάπτυξης βελτιστοποιήθηκαν.
«Η βελτιστοποίηση του χρόνου διεργασίας της ALD διευκολύνει ένα παράθυρο για την προστασία της υποβάθμισης των υποκείμενων θερμικά ευαίσθητων οργανικών στρωμάτων στο PSC», δήλωσαν οι επιστήμονες. Επέτρεψε τη δημιουργία μεμβρανών με υψηλή μέση διαπερατότητα άνω του 94,8% και πάχος 350-1200 nm, δείκτη διάθλασης 1,78 έως 1,95, αμελητέο συντελεστή απόσβεσης, ποικίλη σύνθεση οξειδίου του κασσιτέρου (x = 1,7–1,95), λείες επιφάνειες με τραχύτητα 0,18-0,28 nm και υψηλή πυκνότητα μάζας >5,6 g/cm3.
«Επιτύχαμε με επιτυχία άμορφες, πυκνές, λείες, εξαιρετικά διαφανείς και στοιχειομετρικές λεπτές μεμβράνες ALD-SnOx με κατάλληλες τιμές δείκτη διάθλασης», δήλωσε η ομάδα.
Τα συμπεράσματα της μελέτης
Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η κατασκευή «συσκευών υψηλής απόδοσης παρέχει τις οδούς για τεχνολογίες ηλιακών κυψελών διπλής όψης, τεσσάρων και δύο τερματικών, καθώς και για αδιαφανείς επιφανειακές κυψέλες».
Η λύση που βρήκε το IIT περιγράφηκε στη μελέτη με τίτλο «Βελτιστοποίηση της διαδικασίας εναπόθεσης ατομικών στρώσεων λεπτών υμενίων οξειδίου του κασσιτέρου για ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη αλογονιδίων εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας», που δημοσιεύτηκε στο ACS Applied Energy Materials.
www.worldenergynews.gr
