Studium degradace perovskitových solárních článků
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Práce se zabývala studiem degradace perovskitových fotovoltaických článků při jejich uložení v atmosférách s odlišnou vlhkostí. Byly připraveny fotovoltaické články s inverzní strukturou ITO/ PEDOT:PSS/ CH3NH3PbI3–XClX/ PC70BM/ Ca/ Al. Po dobu 2 měsíců byly měřeny jejich elektrické charakteristiky. U všech vzorků byl sledován podobný trend degradace. Doba, za kterou došlo k poklesu účinnosti konverze PCE na 20 % původní hodnoty v laboratorní atmosféře činilo t80= 46±3 dní, v dusíkové atmosféře t80=23±1 dní a v suché atmosféře t80=25,7±0,6 dní. Prvních 27 dní experimentu probíhala rychlejší degradace spojena s poklesem parametrů ISC, FF i VOC. Poté se hodnota FF ustálila na 0,777±0,009 % a hodnota VOC na 0,70±0,02 % své původní hodnoty (v laboratorní atmosféře). Další pokles účinnosti konverze byl zapříčiněn pouze poklesem ISC a byl pomalejší. Ze získaných výsledků vyplynulo, že enkapsulace tvořila po dobu experimentu dostatečnou ochranu proti vnější vlhkosti. Za původ probíhající degradace byla označena zbytková vlhkost ve struktuře fotovoltaických článků, která se do ní dostala při přípravě s hygroskopickou vrstvou PEDOT:PSS. Dále byla provedena měření absorpčních spekter fotovoltaických článků, která v průběhu jejich degradace nevykázala změnu. Lze tedy vyloučit snížení hodnoty ISC vlivem snížení absorpce dopadajícího záření. Práce se také zabývala degradací perovskitového fotovoltaického článku při ozařování. Vzorky byly po dobu 55,5 hodin vystaveny UV záření. Čas, za který došlo k poklesu PCE o 80 % byl t80 = 6±2 dní. Bylo zjištěno, že UV záření významně urychluje pokles parametru ISC.
This thesis studies the degradation of perovskite photovoltaic cells placed in atmospheres of different moisture. Samples with inverse structure: ITO/ PEDOT:PSS/ CH3NH3PbI3–XClX / PC70BM/ Ca/ Al were prepared. Electrical characteristics were measured for 2 months and similar degradation trend was observed for all the samples. Perovskite cell efficiency PCE decreased to 20 % of the initial value in t80= 46±3 days in laboratory, t80=23±1$ days in nitrogen atmosphere and t80=25,7±0,6 dní days in dry atmosphere. For the initial 27 days of the experiment, a faster degradation linked with the decrease of ISC, FF and VOC was observed. After this period, the value of FF has stabilised at 0,777±0,009 % and the value of VOC at 0,70±0,02 % of their original value (in the laboratory atmosphere). Additional fall of PCE resulted only from the decrease of ISC and was slower than in the initial period. From the results acquired, it has emerged that during the experiment, the cell encapsulation provided a sufficient barrier against outer moisture. Residual moisture present in the sctructure, was labeled as the source of the degradation. The moisture is believed to enter with the hygroscopic material PEDOT:PSS during the samples preparation procedure. During the degradation, absorption measurements of photovoltaic cells were executed. The absorption spectra didn't change. That indicates, that the decrease of ISC is not caused by the reduction of light absorption. The thesis also studied the degradation of perovskite solar cells under illumination. The samples were exposed to UV radiation for 55,5 hours. The PCE time of decrease to 20 % of the initial value was t80 = 6±2 days. It was revealed, that UV radiation significantly accelerates the decrease of ISC.
This thesis studies the degradation of perovskite photovoltaic cells placed in atmospheres of different moisture. Samples with inverse structure: ITO/ PEDOT:PSS/ CH3NH3PbI3–XClX / PC70BM/ Ca/ Al were prepared. Electrical characteristics were measured for 2 months and similar degradation trend was observed for all the samples. Perovskite cell efficiency PCE decreased to 20 % of the initial value in t80= 46±3 days in laboratory, t80=23±1$ days in nitrogen atmosphere and t80=25,7±0,6 dní days in dry atmosphere. For the initial 27 days of the experiment, a faster degradation linked with the decrease of ISC, FF and VOC was observed. After this period, the value of FF has stabilised at 0,777±0,009 % and the value of VOC at 0,70±0,02 % of their original value (in the laboratory atmosphere). Additional fall of PCE resulted only from the decrease of ISC and was slower than in the initial period. From the results acquired, it has emerged that during the experiment, the cell encapsulation provided a sufficient barrier against outer moisture. Residual moisture present in the sctructure, was labeled as the source of the degradation. The moisture is believed to enter with the hygroscopic material PEDOT:PSS during the samples preparation procedure. During the degradation, absorption measurements of photovoltaic cells were executed. The absorption spectra didn't change. That indicates, that the decrease of ISC is not caused by the reduction of light absorption. The thesis also studied the degradation of perovskite solar cells under illumination. The samples were exposed to UV radiation for 55,5 hours. The PCE time of decrease to 20 % of the initial value was t80 = 6±2 days. It was revealed, that UV radiation significantly accelerates the decrease of ISC.
Description
Citation
HRBKOVÁ, S. Studium degradace perovskitových solárních článků [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Karel Friess, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Irena Kratochvílová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-05-31
Defence
Friess: Jaká je tepelná stabilita komerčních solárních článků?
Jaké složení polymeru PEDOT:PSS?
Jaké je doporučení práce do budoucna z hlediska testovaných materiálů?
Veselý: Jaká je relativní vlhkost suchého a laboratorního vzduchu?
Proč byla pro vyhodnocení zvolena hodnota poklesu proudu o 80%?
Jaké UV záření jste v testech použila?
Pekař: Z kolika opakování byly vyhodnoceny chybové úsečky?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení