POCAS-TPC - система для анализа перовскитов и органических солнечных элементов
POCAS-TPC - инновационный инструмент, разработанный для повышения производительности и изучения работы перовскитов и инновационных органических солнечных элементов.
- Высокое временное разрешение < 1,15 нс.
- Высокое соотношение сигнал/шум.
- Универсальное и интуитивно понятное программное обеспечение.
- Высокое соотношение цена/качество.
- TPC - переходный фототок.
TPC влияет на общую эффективность солнечного элемента, влияя на скорость, с которой генерируемые светом носители заряда могут накапливаться электродами. Низкая скорость сбора носителей может привести к значительным потерям из-за рекомбинации и диффузии. Измеряя TPC, можно определить внутреннее сопротивление элемента и определить области, в которых необходимо улучшить сбор генерируемых светом зарядов.
- TPV - переходное фотонапряжение.
TPV влияет на эффективность солнечного элемента, влияя на разделение генерируемых светом носителей заряда. Низкий TPV может указывать на низкое качество pn-перехода, низкий уровень легирования или ширину запрещенной зоны, которая не соответствует спектральным характеристикам солнечного элемента. Измеряя TPV, можно получить представление о качестве pn-перехода и определить области для улучшения разделения генерируемых светом зарядов.
На рисунке ниже представлена схема системы POCAS-TPC.
На ней показан быстродействующий лазер и драйвер, генерирующий лазерный луч с наносекундной шкалой времени, направленный на тестируемое устройство (DUT). Затем DUT генерирует переходный сигнал, который фиксируется устройством сбора данных. В конце данные с этого устройства передаются в компьютерную систему для анализа данных. На этой блок-схеме показан процесс от начальной лазерной стимуляции до окончательного анализа реакции фотоэлектрического элемента.
| Параметр | Значение | Ед. измерения |
|---|---|---|
|
Длина волны системы лазерного модуля
|
520 (опционально: 405; 635; 980) |
нм |
|
Время нарастания
|
< 5 | нс |
|
Время спада
|
< 5 | нс |
|
Комплектующие
|
Лазерный светопровод, оптоволокно |
|
|
Устройство для сбора сигналов
|
Устройство сбора сигнала фототока |
|
|
Максимальная полоса пропускания измерений
|
350 (-3) | МГц (дБ) |
|
Разрешение по времени (время нарастания)
|
< 1,15 | нс |
|
Длина записи
|
25 000 | |
|
Частота дискретизации
|
5 | GSa/s |
|
Диапазон напряжения измерений
|
2 – 5 | мВ/дел |
|
Временной диапазон
|
1 нс/дел – 100 с/дел |
|
|
Максимальная частота модуляции
|
15 | МГц |
|
Основная форма выходного сигнала
|
Синусоидальный, прямоугольный, импульсный, пилообразный, постоянный ток |
|
|
Выходное напряжение формы сигнала
|
20 mVpp – 5 Vpp (High Z), разрешение 14 бит |
1. Сравнение SnO2 и TiO2 в перовскитных солнечных элементах с помощью TPC/TPV (исследование журнала "Nature Energy").
В статье, опубликованной в Nature Energy, представлено подробное исследование повышения эффективности экстракции электронов в перовскитных солнечных элементах за счет использования SnO2 в качестве слоя для переноса электронов. Благодаря тщательному анализу TPC/TPV исследователи продемонстрировали, что SnO2 не только способствует лучшей экстракции заряда, чем TiO2, но и способствует снижению гистерезиса, что приводит к созданию более стабильных и эффективных солнечных элементов. В документе подчеркивается важность выбора подходящих материалов для оптимизации механизма переноса заряда и подчеркивается потенциал SnO2 для значительного улучшения характеристик перовскитных солнечных элементов в энергетике.
2. Динамика носителей органического солнечного элемента: результаты анализа срока службы с помощью TPC/TPV.
В исследованиях в области фотоэлектрики решающее значение имеет понимание сложного движения носителей заряда — электронов и дырок — в материалах солнечных элементов. Это движение определяет эффективность солнечного элемента при преобразовании солнечного света в электричество. Два изображения, изображающие измерения TPC и TPV, позволяют заглянуть в этот микроскопический мир.
График TPC показывает скорость, с которой генерируемые электроны и дырки рекомбинируют после возбуждения светом в различных образцах органических солнечных элементов. Более короткий срок службы носителей ( tc ) означает более быструю рекомбинацию, что не идеально для эффективности солнечных элементов. Стандартный образец создает эталон с периодом ожидания 10,8 мкс, что является относительно медленным показателем, указывающим на лучшее разделение зарядов и, следовательно, более высокую эффективность.
С другой стороны, график TPV показывает, как быстро исчезает напряжение, создаваемое разделением этих зарядов, с течением времени. Более длительный срок службы напряжения ( tv ) обычно предполагает использование материала, который может поддерживать разделение носителей заряда в течение более длительного периода, что приводит к более эффективному извлечению энергии из солнечного элемента. В совокупности эти измерения позволяют получить представление о производительности и "работоспособности" солнечных элементов.
Сравнивая различные материалы, подобные представленным здесь образцам, исследователи могут определить, какие составы и структуры обеспечивают наилучшие пути прохождения носителей заряда, что приводит к более эффективному преобразованию солнечной энергии. Это движение зарядов, представленное в виде графиков и цифр, лежит в основе теории динамики носителей в технологии солнечных элементов.
