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EPR助力提升太阳能电池质量和性能

浏览次数:800发布日期:2023-11-01

最近三十年里,光伏组件的累计销售每增加一倍,其平均价格即下降20%。难于获取足够高纯度的硅或(有机光伏电池所需的)聚合物,一直是阻碍光伏产业实现快速增长的重要因素之一。因此,市场非常需要成本低廉的、生产光伏应用所需的硅和聚合物的技术。

但成本低廉的生产技术极有可能导致所生产的硅或聚合物纯度降低。因此,对缺陷和杂质含量有精确的要求,同时不影响达成产品良率和成本目标,并实现更短的能源行业投资回报周期,具有至关重要的作用。

光伏材料中的顺磁性缺陷和杂质包括:

· SiO2中的E’中心

· SiO2c-Si中的原子H0

· 悬空键(Si-SiO2界面处的Pb中心)

· 晶界缺陷

· 晶粒内缺陷

· 过渡金属

· 自由基

 

挑战:

· 我们不可能去除光伏材料中的所有缺陷和杂质。因此,在生产过程中进行缺陷密度和杂质含量评估,对于光伏电池的效率至关重要。

EPR解决方案:

· 检测和定量影响光伏电池的电学性能的结构缺陷和痕量杂质

· 监测导致半导体性能降低的过程

 

钙钛矿薄膜中聚焦离子束诱导的顺磁性缺陷

    据知,离子束辐照能够诱导相变和非晶化等结构变化。在聚焦离子束辐照条件下,EPR可检测到含锰氧化物的钙钛矿薄膜中孤立和定域的顺磁性自旋。这些缺陷在低温下(5-50 K)表现出居里效应,表明在缺陷部位存在定域电子。

通过EPR检测和鉴定缺陷类型及分布,是帮助研究人员和制造商找到消除缺陷的适当解决方案的关键。无论是在太阳能电池中,还是作为燃料电池和空气电池中的电极,或者固态锂离子电池中的电解质,钙钛矿材料在储能应用中都已展现出非常诱人的应用前景。因此,通过缺陷工程可以调控这些新型材料的性能,以便更好地了解它们的吸光性能。

太阳能电池缺陷.jpg

 

                                       不同温度下,钙钛矿薄膜中聚焦离子束辐照诱导的缺陷中心的EPR谱图。