Fig.1 Misurazione accurata del CDC. Credito:Istituto di Fisica
Le celle solari sono dispositivi fotovoltaici che convertono la luce in elettricità. Durante il processo di conversione fotoelettrica, un dispositivo fotovoltaico subisce internamente molteplici processi di dinamica dei portatori di carica. Questi processi interni portatori di carica dominano intrinsecamente le prestazioni di un dispositivo fotovoltaico stesso.
Così, ecco le domande. Come possiamo misurare con precisione questi parametri della dinamica dei portatori di carica? Come possiamo comprendere con precisione il meccanismo fisico di questi processi dinamici? Si tratta di un importante argomento di ricerca nei campi della fotoelettrica e dell'elettroottica. È anche un approccio significativo per valutare le prestazioni dei materiali e guidare l'ottimizzazione della struttura del dispositivo per migliorare le prestazioni dei dispositivi fotovoltaici.
Il gruppo del Prof. Meng Qingbo dell'Istituto di Fisica, L'Accademia cinese delle scienze si è dedicata allo sviluppo di metodi quantitativi di misurazione e analisi delle proprietà fisiche come la dinamica di carica e gli stati di difetto delle celle solari mentre esplorava nuove celle solari a film sottile ad alte prestazioni, e ha ottenuto una serie di risultati di ricerca.
Ad esempio, è stato sviluppato con successo un sistema di misurazione fotoelettrica transitoria modulata, che ha realizzato la misura della dinamica di carica delle celle solari in condizioni operative reali. È stata ottenuta anche la misurazione della dinamica ionica per le celle solari in perovskite. È stata studiata l'analisi quantitativa dell'interfaccia e della distribuzione dei difetti di massa delle celle solari ed è stata anche chiarita l'origine della stabilità elettrica delle celle solari in perovskite.
Fig.2 Simulazione del trasporto di carica all'interno dell'assorbitore di perovskite e del processo di determinazione della fototensione. Credito:Istituto di Fisica
Recentemente, Il gruppo di Meng si è concentrato sulla capacità differenziale dei dispositivi fotovoltaici per discutere la validità del quadro convenzionale dello stato di coda basato su tecnologie transitorie elettriche.
Hanno sottolineato che il modello convenzionale dello stato di coda ha alcune ipotesi irragionevoli sulla coerenza dello stato di misurazione dei dispositivi e sul processo fisico per stabilire la fototensione transitoria.
Per di più, hanno dimostrato che questo quadro convenzionale dello stato di coda basato sulle tecnologie dei transitori elettrici non è universale e razionale nei campi della misurazione e della ricerca per le celle solari.
Dopo aver simulato la dinamica del vettore e il meccanismo di perdita di carica dietro i transitori elettrici attraverso il calcolo teorico, hanno proposto una nuova metodologia di analisi per estrarre quantitativamente le proprietà dinamiche di carica e il meccanismo di perdita di carica dei dispositivi fotovoltaici (come l'estrazione di carica e l'efficienza quantistica di raccolta e la densità dei difetti all'interno dell'assorbitore) dalle tecnologie transitorie elettriche. Questa metodologia è universale per studiare il silicio convenzionale, celle solari emergenti di kesterite e perovskite qui ed è in grado di estendersi ad altri sistemi di dispositivi fotovoltaici simili.
Fig.3 Studio dei transitori elettrici di celle solari a perovskite, come l'efficienza quantistica di estrazione e raccolta della carica (B) e la densità dei difetti all'interno dell'assorbitore (C). Credito:Istituto di Fisica
Questo lavoro fornisce un percorso allettante per un'indagine completa dei processi fisici dinamici e del meccanismo di perdita di carica delle celle solari e possiede potenziali applicazioni per altri dispositivi fotoelettrici.
Questo studio intitolato "Sfruttare i transitori elettrici per quantificare la perdita di carica nelle celle solari" è stato pubblicato in Joule .
