Atals H30 臭氧论文：提高和评价光伏的稳定性

Atals H30 臭氧论文：提高和评价光伏的稳定性

光伏技术的进步受到稳定性和退化的阻碍。在硅光伏中，这些降解机制包括电位诱导降解（PID）和电流诱导降解（CID）等。在本文中，阻抗谱用于检测具有PID和CID的钝化发射极和后电池（PERC）硅模块。对控制模块和退化模块进行比较，以确定阻抗谱中的关键差异，并确定退化程度。在模块级观察到PID是分流电阻的显著降低，退化中存在少量空间不均匀性。已经发现，通过测量少数载流子寿命来准确表征CID需要在模块水平上的高偏置电压，该高偏置电压超过了标准阻抗谱仪的能力。正因为如此，CID也在细胞水平上进行了检查，可以准确地测量少数载流子寿命的减少。观察到由于CID导致的少数载流子寿命的降低与功率转换效率的降低之间的相关性。因此，本文研究的PID和CID机制在阻抗谱结果中引起了独特的变化，使其具有可区分性和可量化性。最后，通过阻抗谱表征了通过使用不同的硅片和电流诱导再生过程来减轻CID的能力。

新兴光伏的稳定性，例如基于金属卤化物钙钛矿光吸收膜的光伏，也得到了解决。大气压空间原子分层沉积（AP-SALD）是一种可扩展的技术，用于生产致密、均匀、无针孔的薄膜。这是通过防止湿气进入来提高钙钛矿器件稳定性的理想选择，湿气会导致钙钛矿膜的降解。氧化钨是一种透明半导体，在钙钛矿光伏中用作电荷传输层很有吸引力。通过在我们定制的AP-SALD系统中包括喷雾器和臭氧发生器，首次可以用这种方法生产氧化钨薄膜。优化的沉积参数产生了六方晶氧化钨，对其进行了表征，然后退火为单斜晶氧化钨。该过程的生长速率表明逐层生长，这与ALD生长模式一致。由于高沉积温度，需要反向p-i-n结构来将氧化钨实现为钙钛矿结构。掺入氧化钨的初步试验涉及WO3膜的晶体结构和润湿性。

需要进一步的测试来使用AP-SALD制造的WO3膜来创建器件。

在AP-SALD系统中增加喷雾器和臭氧发生器

虽然AP-SALD与传统ALD相比具有许多优点，但它缺乏真空来帮助液体前体的蒸发，因此通常使用挥发性前体，其可以通过用氮气鼓泡而容易地蒸发。预计BTBMW的蒸汽压将低于常见的ALD前体，如先前使用BTBMW的WO3 ALD报告中所述，前体必须加热至75°C，以在鼓泡时产生足够量的气体[97]。这是有问题的，因为这种前体的沸点为81°C，闪点为85°C。在我们的AP-SALD系统的初步试验中，发现将BTBMW前体加热到可能沉积的水平会导致前体的热降解。几次治疗后，粘度增加，前体被还原为凝胶。这种程度的降解不适合生产一致的薄膜。

图1

为了解决这个问题，我们在AP-SALD系统中安装了喷雾器。喷雾器的作用与加湿器类似。超声波元件振动并搅拌前体，产生雾化颗粒的薄雾。光学传感器监测喷雾器中的液体量，必须保持恒定以确保雾化速率一致。如果液体太多，那么喷雾器将无法雾化任何液体，液体太少，并且速率增加。一个阀门根据光学传感器自动打开和关闭，这允许更多的前体从储存器进入喷雾器。使用图1所示Sonozap的2.4 MHz 241PG粒子发生器。喷雾器有一个内置的保护协议，使其在长时间沉积后关闭。这是为了防止雾化元件过热。在最大功率下，喷雾器将在运行30分钟后暂停15分钟。喷雾器的功率可以以5%到100%的增量进行控制。由于喷雾器可以改变雾化的前体的浓度，因此不需要单独的载体/起泡器管线。载波线路直接连接到喷雾器。

构造了一个气密的聚四氟乙烯瓶用作前体储器，该储器由夹具固定。如图2所示，容器有一个入口，当前体从储存器流到喷雾器时，允许氮气流入并置换缺失的体积。在入口上方设置一个排气口，以允许过量的氮气排出。这样可以防止储液罐中的压力积聚。

将前体BTBMW（1mL）溶于无水甲苯（100mL）中，并将其插入氮气手套箱中的前体储存器中。特氟隆胶带用于保护喷雾器主体免受甲苯的影响，因为甲苯会与塑料外壳发生反应，甲苯可能会溢出喷雾器主体。从手套箱中取出喷雾器和前体储存器并将其连接到AP-SALD系统后，将加热丝缠绕在前体载体管线上，将其加热至约40℃，以防止前体在管线中冷凝。

发现喷雾器的实施可将前体可靠地输送到AP-SALD反应器头部，同时安全地避免前体加热和前体降解。从中受益的其他金属前体是用于制造Nb2O5的乙醇铌和用于制造TiO2膜的乙醇钛[99]

图2

使用BTBMW和H2O沉积WO3导致缺氧WO3[97]。这可能通过使用更具活性的氧前体（如臭氧）或通过提高水浓度来弥补。此外，在之前的报告中使用了250-350°C的沉积温度，这将阻止WO3膜集成到具有n-i-p结构的PSC中，因为钙钛矿层通常在140°C以上的温度下降解[50]，[82]。再次，使用更具反应性的氧前体可以促进在较低温度下的WO3沉积。与水相比，臭氧可以降低氧化铝的沉积温度[103]。前体、三甲基铝（TMA）和臭氧在低至50°C的温度下产生薄膜，而H2O只能在100°C以上产生薄膜[103]。

为此，将臭氧发生器纳入AP-SALD系统。使用来自Absolute ozone的ATLAS H30臭氧发生器从具有7.5%氮平衡的氧气瓶产生臭氧。在臭氧发生器的输出处放置手动质量流量控制器以控制流量。这直接连接到反应器头上方的黄铜歧管中，代替氧气输送管线。使用刻度盘设置臭氧发生器的电位计，这会影响产生的臭氧浓度。该系统被校准到20磅/平方英寸。臭氧发生器和质量流量控制器如下图所示。应注意的是，手动MFC的准确性是有问题的，因为刻度是以标准升/分钟（slpm）而不是sccm为单位，并且通常使用的气体流量约为300sccm。