Fig.1 Medição precisa do CDC. Crédito:Instituto de Física
As células solares são dispositivos fotovoltaicos que convertem luz em eletricidade. Durante o processo de conversão fotoelétrica, um dispositivo fotovoltaico sofre internamente múltiplos processos dinâmicos de portadores de carga. Esses processos internos de portadores de carga dominam intrinsecamente o desempenho do próprio dispositivo fotovoltaico.
Então, aqui vêm as perguntas. Como podemos medir com precisão esses parâmetros de dinâmica do portador de carga? Como podemos entender com precisão o mecanismo físico desses processos dinâmicos? É um importante tópico de pesquisa nas áreas de fotoelétrica e eletro-óptica. É também uma abordagem significativa para avaliar o desempenho do material e orientar a otimização da estrutura do dispositivo para melhorar o desempenho dos dispositivos fotovoltaicos.
Grupo do Prof. Meng Qingbo do Instituto de Física, A Academia Chinesa de Ciências tem se dedicado ao desenvolvimento de medições quantitativas e métodos de análise de propriedades físicas, como dinâmica de carga e estados de defeito de células solares, enquanto explora novas células solares de película fina de alto desempenho. e obteve uma série de resultados de pesquisa.
Por exemplo, um sistema de medição fotoelétrica transiente modulado foi desenvolvido com sucesso, que realizou a medição da dinâmica de carga das células solares em condições reais de operação. A medição da dinâmica iônica para células solares de perovskita também foi alcançada. A análise quantitativa da interface e da distribuição do defeito em massa das células solares foi estudada e a origem da estabilidade elétrica das células solares de perovskita também foi elucidada.
Fig.2 Simulação do transporte de carga dentro do absorvedor de perovskita e o processo de estabelecimento da fotovoltagem. Crédito:Instituto de Física
Recentemente, O grupo de Meng se concentrou na capacitância diferencial de dispositivos fotovoltaicos para discutir a validade da estrutura de estado de cauda convencional baseada em tecnologias de transientes elétricos.
Eles apontaram que o modelo de estado de cauda convencional tem certas suposições irracionais sobre a consistência do estado de medição dos dispositivos e o processo físico para o estabelecimento da fotovoltagem transitória.
Além disso, eles provaram que esta estrutura de estado de cauda convencional baseada nas tecnologias de transientes elétricos não é universal e racional nos campos de medição e pesquisa de células solares.
Depois de simular a dinâmica da portadora e o mecanismo de perda de carga por trás dos transientes elétricos por meio de cálculos teóricos, eles propuseram uma nova metodologia de análise para extrair quantitativamente propriedades de dinâmica de carga e mecanismo de perda de carga de dispositivos fotovoltaicos (como extração de carga e eficiência quântica de coleta e a densidade de defeitos dentro do absorvedor) das tecnologias de transientes elétricos. Esta metodologia é universal para estudar silício convencional, emergindo células solares de kesterita e perovskita aqui e é capaz de se estender a outros sistemas de dispositivos fotovoltaicos semelhantes.
Fig.3 Estudo de transientes elétricos de células solares de perovskita, como extração de carga e eficiência quântica de coleta (B) e a densidade de defeitos dentro do absorvedor (C). Crédito:Instituto de Física
Este trabalho fornece uma rota atraente para uma investigação abrangente de processos físicos dinâmicos e mecanismo de perda de carga de células solares e possui aplicações potenciais para outros dispositivos fotoelétricos.
Este estudo intitulado "Explorando Transientes Elétricos para Quantificar Perda de Carga em Células Solares" foi publicado em Joule .
