Dự đoán hiệu suất pin mặt trời bán dẫn từ Terahertz và Quang phổ vi sóng

Nhiều vật liệu bán dẫn có thể là ứng cử viên cho pin mặt trời. Trong những năm gần đây, chất bán dẫn perovskite nói riêng đã thu hút được sự chú ý, vì chúng vừa rẻ vừa dễ chế biến và mang lại hiệu quả cao. Giờ đây, một nghiên cứu với 15 tổ chức nghiên cứu tham gia đã chỉ ra cách terahertz (TRTS) và quang phổ vi sóng (TRMC) có thể được sử dụng để xác định một cách đáng tin cậy tính di động và tuổi thọ của các hạt mang điện trong vật liệu bán dẫn mới. Sử dụng các dữ liệu đo lường này, có thể dự đoán trước hiệu suất tiềm năng của pin mặt trời và phân loại tổn thất trong pin thành phẩm.

Các đặc tính quan trọng nhất của chất bán dẫn được sử dụng làm pin mặt trời bao gồm tính linh động và thời gian tồn tại của các điện tử và “lỗ trống”. Cả hai đại lượng có thể được đo mà không cần tiếp xúc với các phương pháp quang phổ sử dụng terahertz hoặc bức xạ vi sóng. Tuy nhiên, dữ liệu đo lường được tìm thấy trong tài liệu thường khác nhau theo thứ tự độ lớn. Điều này đã gây khó khăn cho việc sử dụng chúng cho các đánh giá đáng tin cậy về chất lượng vật liệu.

Các mẫu tham chiếu được đo

Tiến sĩ Hannes Hempel từ nhóm HZB do Tiến sĩ Thomas Unold dẫn đầu cho biết: “Chúng tôi muốn tìm hiểu tận cùng những khác biệt này và đã liên hệ với các chuyên gia từ tổng số 15 phòng thí nghiệm quốc tế để phân tích các nguồn sai số điển hình và các vấn đề với phép đo. . Các nhà vật lý HZB đã gửi các mẫu tham chiếu do nhóm của Tiến sĩ Martin Stolterfoht tại Đại học Potsdam sản xuất đến từng phòng thí nghiệm với hợp chất bán dẫn perovskite (Cs, FA, MA) Pb (I, Br) ₃ ) được tối ưu hóa để ổn định.

Dữ liệu tốt hơn để dự đoán tốt hơn

Một kết quả của công việc chung là xác định chính xác hơn đáng kể các đặc tính vận chuyển bằng terahertz hoặc quang phổ vi sóng. Hempel nhấn mạnh: “Chúng tôi có thể xác định một số điểm thần kinh phải được xem xét trước khi các phép đo thực tế diễn ra, điều này cho phép chúng tôi đi đến thống nhất tốt hơn đáng kể về kết quả,” Hempel nhấn mạnh.

Một kết quả khác của nghiên cứu: Với dữ liệu đo lường đáng tin cậy và phân tích nâng cao hơn, các đặc tính của pin mặt trời cũng có thể được tính toán chính xác hơn. Unold cho biết: “Chúng tôi tin rằng phân tích này rất quan tâm đến nghiên cứu quang điện vì nó dự đoán hiệu suất tối đa có thể có của vật liệu trong pin mặt trời và tiết lộ ảnh hưởng của các cơ chế tổn thất khác nhau, chẳng hạn như các rào cản vận chuyển,” Unold nói. Điều này không chỉ áp dụng cho loại vật liệu của chất bán dẫn perovskite, mà còn cho các vật liệu bán dẫn mới khác, do đó có thể được kiểm tra nhanh hơn về tính phù hợp tiềm năng của chúng.

Tham khảo: “Dự đoán Hiệu suất Tế bào Mặt trời từ Terahertz và Quang phổ Vi sóng” của Hannes Hempel, Tom J. Savenjie, Martin Stolterfoht, Jens Neu, Michele Failla, Vaisakh C. Paingad, Petr Kužel, Edwin J. Heilweil, Jacob A. Spies, Markus Schleuning, Jiashang Zhao, Dennis Friedrich, Klaus Schwarzburg, Laurens DA Siebbeles, Patrick Dörflinger, Vladimir Dyakonov, Ryuzi Katoh, Min Ji Hong, John G. Labram, Maurizio Monti, Edward Butler-Caddle, James Lloyd-Hughes, Mohammad M. Taheri , Jason B. Baxter, Timothy J. Magnanelli, Simon Luo, Joseph M. Cardon, Shane Ardo và Thomas Unold, ngày 26 tháng 2 năm 2022, Vật liệu năng lượng nâng cao .
DOI: 10.1002 / aenm.202102776

Theo Scitechdaily