SA517390525B1 - جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات - Google Patents

جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات Download PDF

Info

Publication number
SA517390525B1
SA517390525B1 SA517390525A SA517390525A SA517390525B1 SA 517390525 B1 SA517390525 B1 SA 517390525B1 SA 517390525 A SA517390525 A SA 517390525A SA 517390525 A SA517390525 A SA 517390525A SA 517390525 B1 SA517390525 B1 SA 517390525B1
Authority
SA
Saudi Arabia
Prior art keywords
cell
sub
type
layer
photovoltaic device
Prior art date
Application number
SA517390525A
Other languages
English (en)
Inventor
فيليب بوتلير
نيكولا بيومونت
انا روبينسون
كريستوفير كاس
ادوارد كروسلاند
دانيال كيرك
ستوارت هوبير
جيم واتس
Original Assignee
اوكسفورد فوتوفولتيكس ليمتد
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GBGB1510353.4A external-priority patent/GB201510353D0/en
Priority claimed from GBGB1515444.6A external-priority patent/GB201515444D0/en
Application filed by اوكسفورد فوتوفولتيكس ليمتد filed Critical اوكسفورد فوتوفولتيكس ليمتد
Publication of SA517390525B1 publication Critical patent/SA517390525B1/ar

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H10K30/57—Photovoltaic [PV] devices comprising multiple junctions, e.g. tandem PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • H10K30/211—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions comprising multiple junctions, e.g. double heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/85—Layers having high electron mobility, e.g. electron-transporting layers or hole-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/86—Layers having high hole mobility, e.g. hole-transporting layers or electron-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/87—Light-trapping means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/10—Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells
    • H10K39/15—Organic photovoltaic [PV] modules; Arrays of single organic PV cells comprising both organic PV cells and inorganic PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L2031/0344—Organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
    • H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

يتعلق الاختراع الحالي بتجهيز جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات multi-junction photovoltaic device يتضمن خلية فرعية أولى مجهزة فوق خلية فرعية ثانية، تتضمن الخلية الفرعية الأولى منطقة حساسة للضوء photoactive region تضم طبقة من مادة بيروفسكايتية perovskite material وتتضمن الخلية الفرعية الثانية وصلات سيليكون متغايرة silicon heterojunction (SHJ). الشكل 1

Description

no ‏جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات‎
MULTIJUNCTION PHOTOVOLTAIC DEVICE
‏الوصف الكامل‎ خلفية الاختراع يتعلق الاختراع الحالي بجهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic‏ ‎device‏ بيروفسكايت - على -سليكون ‎perovskite-on-silicon‏ مدمج بأسلوب أحادي الليثية ينتج كسباً ‎Lila‏ في كفاءة تحويل القدرة زيادة عن كفاءة الخلية الفرعية لسليكون ‎silicon sub-cell‏ السطح السفلي في تجهيز وصلة وحيدة. على مدى السنوات الأريعين الماضية أو نحو ذلك كان ثمة إدراك متزايد للحاجة لاستبدال الوقود الأحفوري بمصادر طاقة مستدامة أكثر أماناً. يجب أن يكون لإمدادات الطاقة الجديدة أيضاً تأثير ‎J‏ ضعيف»؛ يكون عالي الكفاءة وسهل الاستخدام ومجدي التكلفة للإنتاج. لهذا الغرض؛ تعتبر للطاقة الشمسية كواحدة من أكثر التقنيات الواعدة؛ بغض النظر» عن التكلفة العالية لتصنيع أجهزة 0 تلتقط الطاقة الشمسية؛ ‎Ly‏ في ذلك التكاليف العالية للخامات؛ قد أعاقت تاريخياً استخدامها على نطاق واسع. لكل جسم صلب بنية نطاق-طاقته المميزة ما يحدد نطاقاً واسعاً للسمات الكهربائية. الإلكترونات ‎electrons‏ قادرة على التحول من نطاق طاقة إلى آخرء ولكن يتطلب كل تحول طاقة ‎Lis‏ محددة وسوف تختلف كمية الطاقة المطلوية بالنسبة لمواد مختلفة. تكتسب الإلكترونات الطاقة المطلوية للتحول إما بامتصاص فونون ‎phonon‏ (حرارة) أو فوتون ‎photon‏ (ضوءٍ). يشير 5 مصطلح 'فجوة النطاق ‎"band gap‏ إلى نطاق تفاوت الطاقة في جسم صلب حيث لا يمكن وجود حالات إلكترون ‎celectron‏ ويعني عموماً تفاوت الطاقة (في فلطيات إلكترون ‎(electron volts‏ بين قمة نطاق التكافؤؤ وقاع نطاق التوصيل. كفاءة المادة المستخدمة في جهاز فلطائي ضوئي ‎(photovoltaic device‏ مثل خلية شمسية ‎cell‏ 50107» تحت ظروف ‎sua‏ شمس عادية هي دالة على فجوة النطاق لتلك المادة. إذا كانت فجوة النطاق عالية ‎das‏ لا يمكن امتصاص معظم 0 فوتونات ‎photons‏ ضوء النهار؛ وإذا كانت منخفضة جداً؛ يكون لدى معظم الفوتونات طاقة أكبر بكثير مما مطلوب لإثارة الإلكترونات عبر فجوة النطاق؛ وسوف تفقد البقية. يشير الحد شوكلي- كويسا إلى أقصى كمية نظرية للطاقة الكهريائية التي يمكن استخلاصها لكل فوتون من الضوء
القادم ويكون حوالي 34. [إلكترون فلط. كان تركيز الكثير من الأعمال الحديثة على أجهزة فلطية ضوئية ‎photovoltaic devices‏ هو موضوع البحث عن المواد التي تمتلك فجوة نطاق أقرب ما تكون لهذا الحد الأقصى. ‎gaa)‏ فئات المواد الغلطية الضوئية ‎photovoltaic materials‏ التي اجتذيت اهتماماً بالغاً كانت البيروفسكايت ‎perovskites‏ تشكل المواد من هذا النوع بنية بلورية ‎ally ABX‏ اكتشف إنها تظهر فجوة نطاق مواتية؛ معامل امتصاص ‎absorption coefficient‏ عال وأطوال انتشار طويلة؛ ما يجعل تلك المركبات نموذجية كماص في أجهزة فلطية ضوئية. تم الإبلاغ بأمثلة مبكرة لاستخدام المواد البيروفسكايتية ‎perovskite materials‏ في تطبيق فلطائي ضوئي ‎photovoltaic‏ ‎application‏ بواسطة كوجيما؛ أ ‎٠‏ وآخرين 2009. ‎Organometal halide perovskites as visible-‏ ‎«light sensitizers for photovoltaic cells.
Journal of the American Chemical Society 10‏ 17)131(¢ صفحة 1-6050 وفيها تم استخدام بيروفسكايتات هاليد معدني ‎metal halide‏ 85 هجين عضوي -لاعضوي كمحسس ‎sensitizer‏ في خلايا فلطية ضوئية كيميائية ‎photoelectrochemical cells‏ على أساس إلكترولايت سائل ‎Jiquid electrolyte‏ أبلغ كوجيما وآخرون عن إن أعلى كفاءة لتحويل الطاقة الشمسية تم الحصول عليها (أو كفاءة تحويل طاقة 5 قدرة.بي سي إي ‎(PCE‏ من 23.8 رغم إنه في هذا النظام اضمحلت ماصات البيروفسكايت ‎perovskite absorbers‏ بسرعة وانخفض أداء الخلايا بعد 10 دقائق فقط. ‎aay‏ أبلغ لبي وآخرون؛ 2012. ‎Efficient hybrid solar cells based on meso-‏ ‎superstructured organometal halide perovskites.
Science‏ (نيويورك؟ ‎«(N.Y.‏ 6107)338(« صفحة 7-643 عن " بنيان خلية شمسية فوقي معتدل ‎"meso-superstructured solar cell‏ تم فيها 0 ااستبدال الإلكترولايت ‎Jill‏ بموصل ثقب إلكتروني في حالة صلبة ‎solid-state hole conductor‏ (أو مادة ناقلة للثقب الإلكتروني ‎hole-transporting material‏ (11114))؛ سيبرو -إم إي أوتي ايه دي 001:014601. أبلغ ليي وآخرون عن زيادة كبيرة في كفاءة التحول المتحققة؛ بينما تم أيضاً تحقيق تحسن كبير في ثبات الخلية نتيجة لتجنب استخدام مذيب سائل. في الأمثلة المبينة؛ قامت الجسيمات النانوية البيروفسكايتية ‎perovskite nanoparticles‏ لثلاني يوديد رصاص ميثيل 5 أمونيوم ‎methyl ammonium lead trijodide‏ (د011:1111:01) بدور المحسس داخل الخلية الفلطية
الضوئية ‎photovoltaic cell‏ حقن الإلكترونات ‎electrons‏ في سفالة 110 ميزو سكوبية وثقوب في مادة ناقلة للثقب الإلكتروني الحالة الصلبة. عملت ‎TiO,‏ و مادة ناقلة للثقب الإلكتروني كملامسات انتقائية من خلالها تم استخلاص نواقل الشحنات ‎charge carriers‏ التي أنتجها الحث الضوئي للجسيمات النانوية للبيروفسكايت.
كشفت أعمال إضافية موصوفة في براءة الاختراع العالمية رقم 171517/2013 عن كيفية استخدام بيروفسكايتات أنيون-مخلوط ‎mixed-anion perovskites‏ كمحسس/ماص ‎absorber‏ في أجهزة فلطية ضوئية؛ بدلأمن بيروفسكايتات أحادية الأنيون ‎esingle-anion perovskites‏ ما أدى إلى أجهزة فلطية ضوئية أكثر ثباتاً وعالية الكفاءة. ‎dana‏ تكشف تلك الوثيقة عن الثبات الفائق لبيروفسكايتات الأنيون -المخلوط الذي أبرزه الاكتشاف هو إن الأجهزة تظهر تبيض ضئيل في
0 اللون أثناء عملية اصطناع ‎«lead‏ بينما تظهر أيضاً كفاءة تام للقدرة الشمسية لما يزيد عن 710. بالمقارنة؛ تكون البيروفسكايتات أحادية الأنيون المناظرة غير مستقرة نسبياً؛ مع تبيض يظهر بسرعة عند اصطناع أغشية من بيروفسكايتات الهاليد ‎halide perovskites‏ الوحيدة في ظروف الجو المحيط. الأكثر حداثة». وصفت براءة الاختراع العالمية 2014/ 045021 أجهزة فلطية ضوئية لوصلات
5 متغايرة مستوية ‎planar heterojunction‏ ([011) تضم غشاء رقيقاً من ماص بيروفسكايت حساس للضوء ‎photoactive perovskite absorber‏ مجهز بين طبقات نوع-إن (ناقلة للإلكترون ‎electron‏ ‎(transporting‏ ونوع-بي (ناقلة للثقب الإلكتروني ‎(hole transporting‏ على نحو مدهش تم اكتشاف إنه يمكن الحصول على كفاءات أجهزة جيدة باستخدام غشاء رقيق مدمج (أي من دون مسامية فعالة/مفتوحة) للبيروفسكايت الحساس للضوء ‎photoactive perovskite‏ على عكس
0 المتطلب لمركب ميزو مسامي ‎cmesoporous composite‏ تثبت إنه يمكن لماصات بيروفسكايت ‎perovskite absorbers‏ أن تعمل بكفاءات عالية في هيكليات أجهزة مبسطة. مؤخراً ركزت بعض الأبحاث في تطبيق البيروفسكايتات ‎perovskites‏ في الأجهزة الفلطية الضوئية على احتمالية تعزيز تلك المواد لأداء الخلايا الشمسية التقليدية المؤسسة على السليكون ‎silicon-‏ ‎based solar cells‏ بجمعها مع خلية مؤسسة على بيروفسكايت ‎perovskite-based cell‏ في تجهيز
5 ترادفي/متعدد. في هذا الصدد؛ يضم الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات خلايا فرعية
منفصلة متعددة (أي كل منها مع منطقتها الفلطية الضوئية ‎photoactive region‏ الخاصة) يتم 'رصها" على قمة بعضها البعض وتحول معاً المزيد من الطيف الشمسي ‎solar spectrum‏ إلى كهرياء ويذلك تزيد الكفاءة الكلية للجهاز. لتحقيق ذلك؛ يتم اختيار كل منطقة فلطية ضوئية لكل خلية فرعية كي تضمن فجوة النطاق للمنطقة الفلطية الضوئية إنها سوف تمتص الفوتونات بكفاء من جزءِ معين من الطيف الشمسي. ولذلك فائدتان مهمتان عن الأجهزة الفلطية الضوئية التقليدية أحادية الوصلات. أولاً يضمن الجمع لمناطق متعددة لخلايا فرعية/حساسة للضوءٍ ذوات فجوات نطاقات مختلفة إنه يمكن امتصاص نطاق أوسع من الفوتونات المرتطمة بواسطة جهاز متعدد الوصلات ‎emulti-junction device‏ وثانياً سوف تكون كل منطقة خلية فرعية/حساسة ‎squall‏ أكثر فعالية في استخلاص الطاقة من الفوتونات ضمن الجزء ذي الصلة من الطيف. تحديداً؛ كلما كان 0 فجوة نطاق الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات أدنى سوف تكون أدنى من تلك التي لجهاز تقليدي أحادي الوصلة؛ بحيث سيكون الجهاز متعدد الوصلات قادراً على امتصاص فوتونات تستحوذ على طاقة أقل من تلك التي يمكن أن يمتصها جهاز أحادي الوصلة ‎single junction‏ ‎device‏ علاوة على ذلك؛ بالنسبة لتلك الفوتونات التي سيمتصها جهاز متعدد الوصلات وجهاز أحادي الوصلة على حدٍ سواء» سوف يمتص الجهاز متعدد الوصلات تلك الفوتونات بشكل أكثر
5 كفاءة؛ بامتلاكه فجوات نطاق أقرب لتقليل طاقة الفوتونات للفواقد الموازنة الحرارية. في جهاز متعدد الوصلات؛ يكون للمنطقة العلوية للخلية الفرعية/الحساسة للضوءٍ في الرصة فجوة النطاق الأعلى؛ مع نقصان فجوة النطاق للمناطق السفلية للخلايا الفرعية/الحساسة للضوء باتجاه قاع الجهاز. يعظم هذا التجهيز من استخلاص طاقة الفوتون ‎photon energy‏ حيث تمتص المنطق العلوية للخلية الفرعية/الحساسة للضوءٍ فوتونات الطاقة الأعلى بينما تسمح بتحول 0 الفوتونات بطاقة أقل. تستخلص كل منطقة تالية لخلية فرعية/حساسة للضوء بعد ذلك الطاقة من الفوتونات الأقرب لفجوة نطاقها ويذلك تقلل من فواقد الموازنة الحرارية. ثم تمتص المنطقة السفلية للخلية الفرعية/الحساسة للضوء جميع الفوتونات المتبقية بطاقة أعلى من فجوة النطاق الخاصة بها. عند تصميم ‎LIA‏ متعددة الوصلات ‎multi-junction cells‏ يكون من المهم إذاً اختيار خلايا فرعية تكون مناطقها الحساسة للضوء بفجوات النطاقات الصحيحة من أجل تحسين حصد الطيف 5 الشمسي. في هذا الصدد؛ من أجل جهاز فلطائي ضوئي ترادفي يضم منطقتي خلايا
فرعية/حساسة للضوه؛ منطقة علوية لخلية فرعية/حساسة للضوء ومنطقة سفلية لخلية فرعية/حساسة للضوء؛ فقد ظهر إنه يجب أن يكون للمنطقة السفلية للخلية الفرعية/الحساسة للضوء مثالياً فجوة نطاق من حوالي 1. [إلكترون فلط بينما يجب أن يكون للمنطقة العلوية للخلية الفرحية/الحساسة للضوء مثالياً فجوة نطاق من حوالي 1.7إلكترون فلط ( ‎Coutts, T.J., Emery, K.‏ ‎a. & Scott Ward, J., 2002. Modeled performance of polycrystalline thin-film tandem 5‏ ‎solar cells.
Progress in Photovoltaics: Research and Applications‏ 3)10(¢ صفحات 203-195( بالنتيجة؛ كان ثمة اهتمام بتطوير خلايا شمسية من هجين بيروفسكايت عضوي -لا عضوي للاستخدام في أجهزة فلطية ضؤئية ترادفية شريطة أن يتم توليف فجوة النطاق لتلك المواد 0 البيروكاتية من حوالي 1.5 إلكترون فلط إلى ما يزيد عن 2 إلكترون فلط بتغيير تركيبة الهاليد لبيروفسكايتات الهاليد العضوية المعدنية ‎Noh, 1.11.( organometal halide perovskite‏ وآأخرون» ‎Chemical Management for Colourful, Efficient, and Stable Inorganic-Organic .2013‏ ‎Hybrid Nanostructured Solar Cells.
Nano letters‏ 2 صفحات 31-28). تحديداً؛ بتغيير تركيبة الهاليد ‎halide composition‏ يمكن توليف فجوة نطاق بيروفسكايت الهاليد العضوي المعدني ‎organometal halide perovskite 5‏ إلى حوالي 1.7 إلكترون فلط» بحيث تكون من ثم مثالية للاستخدام ‎LIAS‏ فرعية علوية في تركيبة ترادفية عند جمعها مع خلية فرعية سفلية ‎bottom sub-‏ ‎cell‏ من سليكون بلوري ‎crystalline silicon‏ ذات فجوة نطاق من حوالي 1.12 إلكترون فلط. في هذا الصددء أبلغ ‎BW. ulus‏ وآخرون (شنايدر» ‎BW.‏ وآخرون؛ 2014. ‎Pyramidal‏ ‎surface textures for light trapping and antireflection in perovskite-on-silicon tandem‏ ‎esolar cells.
Optics Express, 22(S6) 0‏ صفحة أ422 1( عن النمذجة لخلية ترافقية لبيروفسكايت- على-سليكون كانت فيها للخلية المنمذجة بنية 4-طرفية متراصة ميكانيكياً. أبلغ لويبر وآخرون ‎Loper, P.)‏ وآخرون 2015. ‎Organic-inorganic halide perovskite/crystalline silicon four-‏ ‎cterminal tandem solar cells.
Physical chemistry chemical physics: PCCP, 17‏ صفحة 9) عن تنفيذ خلية شمسية ترافبية رباعية-الطرفيات تألف من خلية فرعية علوية لثلاثي يوديد رصاص ميثيل أمونيوم (أي بيروفسكايت هاليد عضوي معدني ‎(organometal halide perovskite‏ متراصة على خلية فرعية سفلية متغايرة الوصلات من سليكون بلوري. بالمثل؛ أبلغ بيليه وآخرون
‎Bailie, ©(‏ وآخرون 2015. ‎Semi-transparent perovskite solar cells for tandems with‏ ‎silicon and 0165. Energy Environ.
Sci.‏ صفحات 28-1( عن خلية شمسية ترافقية متراصة ميكانيكياً ‎Calls‏ من خلية فرعية علوية من ثلاثي يوديد رصاص ميثيل أمونيوم على داي سيلينيد جاليوم إنديوم نحاس ‎(CIGS) copper indium gallium diselenide‏ أو خلية فرعية سفلية لسليكون متعدد البلورية منخفض الجودة. أبلغ فيليبيك» .14 وآخرون ‎Filipic, M.)‏ وآخرون» 2015 ‎perovskite / silicon tandem solar cells: characterization based optical‏ بلماطتالامونل ‎simulations.
Optics Express, 23(7)‏ صفحات 484-480( عن محاكاة كل من جهازين ترافقين متراصين ميكانيكياً ‎af)‏ طرفيات) ومتكامل أحادي الليثية (طرفيتان) يتألفان من خلية فرعية علوية من ثلاثي يوديد رصاص ميثيل أمونيوم وخلية فرعية سفلية من سليكون بلوري. أبلغ ميلواء ‎JP.‏
0 وآخرون ‎Mailoa, J.P.)‏ وآخرون؛ 2015. ‎A 2-terminal perovskite/silicon multi-junction‏ ‎solar cell enabled by a silicon tunnel junction.
Applied Physics Letters, 106(12)‏ صفحة 121105( بعد ذلك عن توليف خلية شمسية ترافقية أحادية الليقية ‎monolithic tandem solar cell‏ تتألف من خلية فرعية علوية من ثلاثي يوديد رصاص ميثيل أمونيوم وخلية فرعية سفلية من سليكون بلوري.
5 .في جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات متراصة ميكانيكياً يتم رص الخلايا الفرحية المفردة على قمة بعضها البعض وبتم تزويد كل منها بملامساتها الكهربائية المنفصلة الخاصة ‎lg‏ بحيث يتم توصيل الخلايا الفرعية المفردة على التوازي ولا تتطلب مواءمة تيار. يتعارض ذلك مع جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات المتكاملة بأسلوب أحادي الليثية التي يتم فيها توصيل الخلايا الفرعية المفردة على التوالي بين زوج وحيد من الطرفيات؛ ما يؤدي إلى الحاجة إلى طبقة إعادة
0 تجميع ‎recombination layer‏ أو وصلة توليف ‎tunnel junction‏ ومواءمة تيار بين ‎WIA‏ فرعية متجاورة. بينما لا يتطلب الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات المتراصة ميكانيكياً مواءمة تيار بين الخلايا الفرعية؛ فإن الحجم الإضافي وتكلفة الملامسات والركائز الإضافية؛ وحدود الكفاءة المنخفضة عملياً؛ يجعل البنيات المتراصة ميكانيكياً أقل مواتاة من البنيات المتكاملة بأسلوب أحادي الليثية.
حتى تاريخه أنتج مثال العمل الوحيد لجهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات بيروفسكايتية متكاملة
بأسلوب أحادي الليثية فاقد ‎Ala‏ في كفاءة تحويل القدرة عند مقارنته بكفاءة الخلية الفرعية السفلى
من السليكون في تجهيز وحيد الوصلة. في هذا ‎caval‏ أبلغ ‎Mailoa, JP.‏ وآخرون عن جهاز
فلطائي ضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ بيروفسكايت -على-
سليكون 2-طرفية ‎2-terminal perovskite-on-silicon‏ كانت فيه كفاءة خلية السليكون وحيدة
الوصلة ‎single-junction silicon cell‏ 713.8 بينما أفضل كفاءة تم الإبلاغ عنها للجهاز متعدد
الوصلات 2- الطرفية هي 713.7.
الوصف العام للاختراع
لقد طور المبتكرون جهاز فلطائي ضوئي متعددة الوصلات بيروفسكايت-على -سليكون متكامل 0 بأسلوب أحادي الليثية ينتج كسباً صافياً في كفاءة تحويل القدرة زيادة عن كفاءة خلية السليكون
الفرعية السفلية ‎bottom silicon sub-cell‏ في تجهيز وحيد الوصلة.
وفقاً لوجه أول تم تجهيز جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات يضم:
خلية فرعية أولى مجهزة فوق خلية فرعية ثانية؛
حيث تضم الخلية الفرعية الأولى منطقة من نوع-إن تضم طبقة من نوع-إن واحدة على الأقل؛ 5 منطقة من نوع-بي تضم طبقة من نوع بي واحدة على الأقل؛ ومنطقة حساسة للضوء
‎photoactive region‏ تضم طبقة من مادة بيروفسكايت من دون مسامية مفتوحة يتم تجهيزها بين
‏منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي والتي تشكل وصلة غير متجانسبة مستوية مع واحدة أو كل من
‏منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي؛
‏حيث تكون ‎sale‏ البيروفسكايت بالصيغة العامة ‎(IA)‏ :
‎(IA) AA’ 1 xB XX 1 (3 20 ‏نه هو كاتيون سيزيوم‎ (FA) formamidinium cation ‏هو كاتيون فورماميدينيوم‎ A ‏حيث‎ ‎0 ‏وحيث‎ cbromide ‏و ”1 هو بروميد‎ iodide ‏هو أيوديد‎ X 002+ ‏هو‎ B ¢(Cs*) caesium cation
‎5¢0<y<1 y<x<1
حيث تضم الخلية الفرعية الثانية وصلة سليكون متغايرة ‎.(SHJ) silicon heterojunction‏ يمكن نسج سطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى بهيئة سطح ذات متوسط خشونة ‎(Ra) roughness average‏ لأقل من 500 نانومتر. يفضل أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى متوسط خشونة لما بين 50و 450 نانومتر. في تجسيد مفضل؛ يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية 0 نانومتر إلى 400 نانومتر. يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى خشونة بمتوسط جذر تربيعي ‎(Rims) 001 mean square roughness‏ أقل من أو تساوي 50 نانومتر. يمكن أن يكون 0 لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى خشونة قمة-إلى-قمة ‎peak-to-peak‏ ‎(Ri) roughness‏ من 100 نانومتر إلى 400 نانومترء؛ ويفضل 250 نانومتر تقريباً. يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى متوسط تباعد بين القمم ‎mean‏ ‎(Sm) spacing between peaks‏ من 10 ميكرون إلى 30 ميكرون؛ وبفضل 25 ميكرون تقريباً. اختيارياً» لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى هيئة متموجة. 5 1 يفضل تجهيز طبقة مادة البيروفسكايت كطيقة متواصلة ومتكيفة إلى ‎aa‏ كبير على سطح يتكيف مع السطح المتاخم للخلية الفرحية الثانية. يضم الجهاز إضافة لذلك منطقة وسطى مجهزة بين الخلية الفرعية الأولى والخلية الفرعية الثانية وتصل إحداهما بالأخرى ؛ حيث تضم المنطقة الوسطى طبقات توصيل بيني ‎interconnect layers‏ واحدة أو أكثر. يفضل أن تضم كل من طبقات التوصيل ‎ull‏ الواحدة أو أكثر مادة موصلة شفافة ‎transparent conductor material 0‏ يفضل أن يكون لكل من طبقات التوصيل البيني متوسط إرسال ‎gual‏ قرب تحت الحمراء وتحت الحمراء من 790 على الأقل ومقاومة فرخ ‎sheet‏ ‎(Rs) resistance‏ تساوي أو أقل من 200 أوم لكل ‎٠ )9/50( poe‏ يمكن أن تضم المنطقة الوسطى
طبقة توصيل بيني تتألف من أكسيد قصدير إنديوم ‎¢(ITO) indium tin oxide‏ ويفضل أن يكون لطبقة أكسيد قصدير إنديوم سمك من 10 نانومتر إلى 60 نانومتر. يمكن أن تضم المنطقة الحساسة للضوء في الخلية الفرعية الأولى طبقة من مادة البيروفسكايت من دون مسامية مفتوحة. يمكن أن تضمن المنطقة الحساسة للضوء في الخلية الفرعية الأولى أيضاً منطقة نوع-إن تتضمن طبقة نوع-إن واحدة على الأقل» ومنطقة نوع-بي تضم طبقة نوع-بي واحدة على الأقل؛ ‎Cus‏ يتم تجهيزطبقة مادة البيروفسكايت بين منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي. يمكن من ثم أن تشكل طبقة ‎sale‏ البيروفسكايت وصلة متغايرة مستوية بواحدة من منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي أو كليهما. يمكن أن تضم منطقة النوع-إن طبقة نوع-إن تحوي مادة نوع-إن غير عضوية. يمكن اختيار مادة 0 النوع-إن غير العضوية من أي من: أكسيد تاتينيوم ‎coxide of titanium‏ قصدير من زنك ‎«zinc‏ ‏تنيوبيوم ‎cniobium‏ تانتيلوم «تلمادم» تنجستن ‎tungsten‏ إتديوم ‎¢indium‏ جاليوم ‎cgallium‏ ‏نيوديميوم ‎neodymium‏ بالاديوم 0811801010 كادميوم ‎cadmium‏ أو أكسيد لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادة المذكورة؛ سلفيد كادميوم ‎of cadmium‏ ع1:10م1ن»؛ قصدير» نحاس ‎«copper‏ زنك أو سلفيد ‎sulphide‏ لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادن المذكورة؛ سيلينيد كادميوم ‎selenide of‏ ‎«els cadmium 5‏ إنديوم؛ جاليوم أو سيلينيد ‎selenide‏ لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادة المذكورة؛ وتلوريد كادميوم ‎ctelluride of cadmium‏ زنك كادميوم أو قصديرء أو تلوريد لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادن المذكورة. يمكن أن تضم منطقة النوع-إن طبقة نوع-إن تحوي :7:60؛ ويفضل أن تكون طبقة النوع-إن إذاً طبقة مدمجة من ‎TiO:‏ ‏يمكن أن تضم منطقة النوع-إن طبقة نوع-إن تحوي مادة نوع-إن عضوية. يمكن اختيار مادة 0 النوع-إن العضوية من أي من فوليرين ‎fullerene‏ أو مشتق فوليرين؛ بيربلين ‎perylene‏ أو مشتقه؛ أو بولي ‎al}‏ من 0-بيس (2- أوكتيل دوديسيل)-نافتالين-1» 4» 5« 8-بيس (داي ‎SoS‏ أميد)-2؛ 6 <اييل]-بديل-5؛ 2)=50 20-بي ثيوفين)) ‎poly{[N,NO-bis(2-octyldodecyl)-‏ ‎naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,50-(2,20-bithiophene) }‏ ‎.(P(NDI20OD-T2))‏
— 1 1 — يمكن أن تتضمن منطقة النوع-إن طبقة نوع-إن بسمك من 20 نانومتر إلى 40 نانومتر؛ والأفضل 0 نانومتر. اختيارياً؛ تتكون منطقة النوع-إن من طبقة نوع-إن ذات سمك من 20 نانومتر إلى 0 نانومتر» والأفضل 30 نانومتر. يمكن أن تتضمن منطقة النوع-بي طبقة نوع-بي تحوي مادة نوع-بي غير عضوية. يمكن اختيار مادة النوع-بي غير العضوية من أي من: أكسيد نيكل ‎coxide of nickel‏ فاناديوم ‎«vanadium‏
CIS ‏أو‎ Cul, CuBr, CuSCN, Cu20, CuO ‏و‎ ‘molybdenum ‏نحاس أو موليبدينوم‎ يمكن أن تتضمن منطقة النوع-بي طبقة نوع-بي تحوي مادة نوع-بي عضوية. يمكن اختيار مادة النوع-بي غير العضوية من أي من ‎¢spiro-MeOTAD‏ بولي(3-هكسيل ثيوفين ‎poly(3-‏ ‎«(P3HT) (hexylthiophene‏ بولي[2؛ 1؛ 3-بنزوثيا ديازول-4» 7-داييل[4» 4-بيس (2-إيثيل ‏0 هكسيل)-411 -سيكلوبنتا[2» ‎ghd Bim]‏ ثيوفين- الثانية والستين -داييل]] ‎(Poly[2,1,3-‏ ‎benzothiadiazole-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b:3,4-‏ ‎«(PCPDTBT) b'ldithiophene-2,6-diyl]]‏ بولي (ن-فينيل كريوزول ‎poly(N-vinylcarbazole‏ ‎«(PVK)‏ بي إي دي أو تي-تي إم ايه ‎(TMA PEDOT-‏ بي إس إس ‎PEDOT:PSS‏ ؛ ويفضل أن تتكون منطقة النوع-بي من طبقة نوع بي تحوي ‎.spiro-MeOTAD‏ ‏5 يمكن أن تتضمن منطقة النوع-بي طبقة نوع-بي بسمك من 200 نانومتر إلى 300 نانومتر؛ والأفضل 250 نانومتر. اختيارياً؛ تتكون منطقة النوع-بي من طبقة نوع-بي بسمك من 200 نانومتر إلى 300 نانومتر» والأفضل 250 نانومتر. يمكن أن تكون منطقة النوع-ن متاخمة للخلية الفرعية الثانية. يمكن أن يتضمن الجهاز أيضاً إلكترود ‎electrode‏ أول والكترود ثان؛ وحيث يتم تجهيز الخلية ‏0 الفرعية الأولى والخلية الفرعية الثانية بين الإلكترودات ‎electrodes‏ الأولى والثانية مع كون الخلية الفرعية الأولى في تماس مع الإلكترود الأول. يمكن أن يكون الإلكترود الأول في تماس مع منطقة النوع-بي للخلية الفرعية الأولى. يمكن أن يتضمن ا لإلكترود ا لأول مادة موصلة كهربائياً شفافة أو شبه سفافة. يمكن أن يتكون الإلكترود الأول من مادة ذات مقاومة فرخ تساوي أو أقل من 50 أوم لكل مربع (9/50) ومتوسط
إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء ‎infrared light‏ لأكبر من 790 ويفضل أن تكون ذات متوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء من 795 على الأقل. يمكن أن يتكون الإلكترود الأول من طبقة من أكسيد قصدير إنديوم؛ ويفضل طبقة من أكسيد قصدير إنديوم بسمك من 100 نانومتر إلى 200 نانومتر؛ والأفضل من 150 نانومتر. يمكن أن تتضمن المنطقة الحساسة للضوء في الخلية الفرعية الأولى طبقة من مادة بيروفسكايت ذات فجوة نطاق من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكرون فاط والأفضل من 1.70 إلكترون فلط إلى 1.65 إلكرون فلط. يمكن أن تتضمن الخلية الفرعية الثانية خلية فرعية ذات وجهين؛ ومن ثم يمكن أن يتضمن الجهاز ‎sab)‏ على ذلك خلية فرعية ثالثة مجهزة أسفل الخلية الفرعية ‎AE‏ تتضمن الخلية الفرعية الثالثة 0 منطقة حساسة للضوء تتضمن طبقة من مادة بيروفسكايت. يمكن أن تتضمن المنطقة الحساسة للضوم للخلية الفرعية الثالثة طبقة من مادة بيروفسكايت إما إن تكون هي نفسها أو مختلفة عن مادة البيروفسكايت الخاصة بالمنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الأولى. يمكن أن يكون للخلية الفرعية الأولى بنية منتظمة ومن ثم يمكن أن يكون للخلية الفرعية الثالثة بنية معكوسة. يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الثالثة خشونة بمتوسط جذر 5 تربيعي أقل من أو تساوي 50 نانومتر. يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الثالثة خشونة قمة-إلى-قمة من 100 نانومتر إلى 40 نانومتر؛ وفضل من 250 نانومتر. يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الثالثة متوسط تباعد بين القمم من 10 ميكرون إلى 50 ميكرون» ويفضل من 25 ميكرون. يمكن أن يكون لطسح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الثالثة هيئة متموجة. ومن ثمن يمكن تجهيز طبقة مادة 0 البيروفكايت للخلية الفرعية الثالثة كطبقة متواصلة ومتكيفة إلى حدٍ كبير على سطح يتكيف مع السطح المتاخم للخلية الفرعية الثانية. يمكن أن يتضمن الجهاز أيضاً منطقة وسطى إضافية مجهزة بين الخلية ‎ae all‏ الثالثة والخلية الفرعية الثانية وتصلهما ببعض؛ حيث تتضمن المنطقة الوسطى الإضافية طبقات توصيل بيني إضافية واحدة أو أكثر. يفضل أن تتكون كل من طبقات التوصيل البيني الإضافية الواحدة أو أكثر
— 3 1 — من مادة موصلة شفافة. يمكن أن يكون لكل من طبقات التوصيل البينى الإضافية الواحدة أو أكتر متوسط إرسال للضوء القريب من تحت الحمراء وتحت الحمراء من 790 على الأقل ومقاومة فرخ تساوي أو أقل من 200 أوم لكل مربع (0/50). يمكن أن تتضمن منطقة التوصيل البيني طبقة توصيل بيني إضافية تتكون من أكسيد قصدير إنديوم؛ ويفضل طبقة من أكسيد قصدير إنديوم بسمك من 10 نانومتر إلى 60 نانومتر.
يمكن أن تتضمن المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الثالثة أيضاً منطقة نوع إن تضم طبقة نوع إن واحدة على الأقل؛ منطقة نوع-بي تتضمن طبقة نوع بي واحدة على الأقل؛ وحي يتم تجهيز طبقة مادة البيروفسكايت بين منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي. يمكن أن تكون منطقة
النوع-بي للخلية ‎de ll‏ الثالثة متاخمة للخلية الفرعية الثانية.
0 يمكن تجهيز الخلية الفرعية الثالثة بين الإلكترودات الأولى والثانية مع تماس الخلية الفرعية الثالثة مع الإلكترود الثاني. يمكن إذاً أن يكون الإلكترود الثاني في تماس مع منطقة النوع-إن للمنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الثالثة. يمكن أن تضمن الإلكترود الثانى مادة موصلة كهربائياً شفافة أو شبه شفافة. يمكن أن يتكون الإلكترود الثاني من مادة ذات مقاومة فرخ تساوي أو أقل من 50 ‎asl‏ لكل مربع ‎(Q/5q)‏ ومتوسط
5 إرسال لضوء مرئي أو تحت الحمراء أكبر من 790؛ ويفضل أن تكون ذات متوسط إرسال للضوء المرئي أو تحت الحمراء من 795 على الأقل. يمكن أن يتكون الإلكترود الثاني من طبقة من أكسيد قصدير إنديوم؛ وبفضل أن يكون لطبقة أكسيد قصدير إنديوم سمك من 100 نانومتر إلى 0 نانومتر» والأفضل من 150 نانومتر. يمكن أن تتضمن المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الثالقة طبقة من ‎Bale‏ بيروفسكايت ذات
0 فجوة نطاق من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكترون فلط من 1.65 إلكترون فلط إلى 1.70 إلكترون فلط. تم أيضاً تجهيز جهاز فلطائي ضوئي يتضمن منطقة حساسة للضوء تتضمن طبقة من مادة عضوية ناقلة للشحنة ‎charge transport material‏ عنصوعه؟؛ وطبقة من مادة أ كسيد موصل شفاف ‎(TCO) transparent conducting oxide‏ يكون قد تم تجهيزها على طبقة المادة العضوبة الناقلة
للشحنة. لطبقة مادة مادة أكسيد موصل شفاف مقاومة فرخ تساوي أو تقل عن 50 أوم لكل مربع (9/80) ومتوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء لأكثر من 790؛ ويفضل أن تكون ذات متوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء من 795 على الأقل. يمكن أن يكون لطبقة مادة مادة أكسيد موصل شفاف بنية لا بلورية.
يمكن ان تتضمن المنطقة الحساسة للضوء ‎sale‏ بيروفسكايت حساسة للضوء ‎photoactive‏ ‎perovskite material‏ ويمكن من ثم تجهيز طبقة المادة العضوية الناقلة للشحنة فوق ‎Bale‏ ‏البيروفسكايت الحساسة للضوء. يمكن أن تكون المادة العضوية الناقلة للشحنة من أي من مادة نوع-إن ومادة نوع -بي. وفقاً لوجه ثالث تم تجهيز طريقة لإنتاج جهاز فلطائي ضوئي. تتضمن الطريقة ترسيب طبقة من
0 مادة عضوة ناقلة للشحنة؛ وترسيب طبقة ‎sale‏ أكسيد موصل شفافة على المادة العضوبة الناقلة للشحنة باستخدام عملية رش بلازما ‎plasma sputtering process‏ عن بعد . يمكن أن يكون لبلازما موجهة على هدف رش بعملية رش البلازم عن بعد كثافة من ‎10M‏ أيونات. ‎a‏ إلى 5 ‎B10 x‏ أيونات. يمكن أن يكون للأيونات في البلازما طاقة من 30 إلكترون فلط إلى 50 إلكترون فلط. يمكن إجراء خطوة ترسيب طبقة مادة أكسيد موصل شفاف في درجة حرارة 5 دون 1009مثوية. لا تتضمن الطريقة خطوة يتم فيها تلدين الطبقة المترسبة من مادة أكسيد موصل شفاف في درجات حرارة من 2009متوية أو أعلى. يمكن أن يتضمن الجهاز الفلطائي ضوئي منطقة حساسة للضوء تتضمن منطبقة المادة العضوية الناقلة للشحنة وطبقة من مادة بيروفسكايت حساسة للضوء؛ ومن ثم تتضمن خطوة ترسيب طبقة المادة العضوية الناقلة للشحنة ترسيب طبقة من مادة عضوية ناقلة للشحنة على طبقة مادة 0 البيروفسكايت الحساسة للضوء. إضافة لذلك؛ تم تجهيز جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات يضم خلية فرعية أولى مجهزة فوق خلية فرعية ثانية؛ تتضمن الخلية الفرعية الأولى ‎dilate‏ حساسة للضوء تتضمن طبقة من مادة بيروفسكايتية؛ حيث يكون فيها يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى خشونة بمتوسط جذر تربيعي من أقل من أو تساوي 50 نانومتر.
— 1 5 —
يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى خشونة قمة-إلى-قمة من
0 نانومتر إلى 400 نانومتر» وبفضل من 250 نانومتر تقريباً. يمكن أن يكون لسطح الخلية
الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى متوسط تباعد بين القمم من 10 ميكرون إلى 50
ميكرون؛ ويفضل من 25 ميكرون تقريباً. يمكن أن يكون لسطح الخلية الفرعية الثانية المتاخم للخلية الفرعية الأولى هيئة متموجة. يمكن تجهيز طبقة مادة البيروفسكايت كطبقة متواصلة ومتكيفة
إلى حدٍ كبير على سطح يتكيف مع السطح المتاخم للخلية الفرعية الثانية.
شرح ‎patie‏ للرسومات
سيتم الآن وصف الاختراع ‎all‏ بشكل أكثر تحديداً عن طريقة الأمثلة فقط بالاستناد إلى الأشكال
المصاحبة؛ وفيها :
0 يوضح الشكل 1 تخطيطياً جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات متكامل بشكل أحادي الليثية يتضمن قمة؛ خلية فرعية على أساس بيروفسكايت وقاع؛ خلية فرعية لوصلة متغايرة من سليكون؛ يوضح الشكل 2 تخطيطياً مثالاً لخلية فرعية لوصلة متغايرة من سليكون؛ يوضح الشكل 13 تخطيطياً مثالاً لخلية فرعية على أساس بيروفسكايت ذات بنية خلية ماصة رقيقة لأقصى حد ‎¢(ETA) extremely thin absorber‏
يوضح الشكل 3ب تخطيطياً مثالاً لخلية فرعية على أساس بيروفسكايت ذات بنيان خلية شمسية فوقي معتدل ‎¢(MSSC) meso-superstructured solar cell‏ يوضح الشكل 3ج تخطيطياً مثالاً لخلية فرعية على أساس بيروفسكايت ذات بنيان جهاز مستو غير متجانس الوصلات ‎¢planar heterojunction device‏ يوضح الشكل 3د تخطيطياً مثالا لخلية فرعية على أساس بيروفسكايت تشكل فيه البيروفسكايت
0 وصلة جسيمية متغايرة مع مادة سقالة ‎scaffold material‏ مسامية شبه موصلة ‎semiconducting‏ ‎¢porous‏
— 1 6 —
يوضح الشكل 3ه تخطيطياً مثالاً لخلية فرعية على أساس بيروفسكايت خالية من مادة ناقلة للثقب ‎J‏ لإلكتروني فيها تشكل الببيروفسكايت وصلة جسيمية متغايرة مع مادة سقالة مسامية شبه موصلة 3 يوضح الشكل 3و تخطيطياً مثالاً لخلية فرعية على أساس بيروفسكايت فيها تشكل البيروفسكايت وصلة جسيمية متغايرة مع مادة سقالة مسامية ‎¢insulating porous scaffold dle‏
يوضح الشكل 4 تخطيطياً مثالاً للجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات المتكامل بأسلوب أحادي الليثية الذي في شكل 1؛ يوضح الشكل 5 تخطيطياً مثالاً لهيئة سطح الخلية الفرعية الثانية للجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات المتكامل بأسلوب أحادي الليثية؛ يوضح الشكل 6 تخطيطياً الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات المتكامل بأسلوب أحادي
0 اليثية ذا الوجهين؛ يوضح الشكل 7 تخطيطياً مثالاً للجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات المتكامل بأسلوب أحادي الليثية ذي الوجهين الذي في شكل 6؛ يظهر الشكلان 8 و 9 منحنيات 5-1 وسمات الجهاز المحتسبة لعينات لخلية فرعية متغايرة الوصلات لسليكون بلوري من نوع-إن؛ و
5 يظهر الشكلان 10 و 11 منحنيات 5-1 وسمات الجهاز المحتسبة لأجهزة متعددة الوصلات تضم كل منها خلية فرعية على أساس بيروفسكايت متكاملة بأسلوب أحادي الليثية على خلية فرعية متغايرة الوصلات من سليكون بلوري من نوع إن. الوصف التفصيلى: تعريفات
0 يشير المصطلح ‎dubia’‏ للضوء"؛ كما هو مستخدم في تلك الوثيقة؛ إلى منطقة؛ طبقة أو ‎sale‏ ‏قادرة على الاستجابة فلطياً ضوئياً للضوء. المنطقة؛ الطبقة أو المادة الحساسة للضوء قادرة )13
على امتصاص الطاقة التي تحملها الفوتونات في الضوء ومن ثم تؤدي إلى توليد الكهرياء (على سبيل المثال بتوليد أي من أزواج ثقب إلكترون ‎electron-hole‏ أو إكسيتونات ‎(excitons‏ ‏يشير المصطلح "بيروفسكايت"؛ كما هو مستخدم في تلك الوثيقة؛ إلى مادة ذات بنية بلورية ثلاثية الأبعاد ترتبط بتلك التي ل 00110 أو مادة تضم طبقة من مادة؛ يكون لتلك الطبقة بنية ترتبط بتلك التي ل و02110. ‎(Say‏ تمثيل بنية و8110 بالصيغة 16؛ حيث فيها تكون ‎A‏ و ‎B‏ ‏كاتيونات بأحجام مختلفة ويكون ‎X‏ أنيون. في خلية الوحدة؛ تكون الكاتيونات م في )0 0؛ 0)؛ وتكون الكاتيونات 3[ في )2/1 2/1 2/1) وتكون أنيونات ‎AX‏ )2/1 2/1؛ 0). عادة ما يكون الكاتيون م أكبرمن الكاتيون ‎LB‏ يدرك الشخص الماهر إنه عند تغيير ‎A‏ 3 و ‎X‏ يمكن للأحجام المختلفة للأيون أن تجعل بنية ‎sale‏ البيروفسكايت تتشوه بعيداً عن البنية التي يهيؤها 0 (110ه0 لبنية مشوهة أدنى تماثلية. سوف تكون التماثلية أقل أيضاً لو ضمت المادة طبقة ذات بنية ترتبط بتلك التي ل و08110. المواد التي تضم طبقة من ‎sale‏ بيروفسكايت هي مواد معروفة جيداً. على سبيل المثال؛ تتضمن بنية المواد التي تهيئ بنية النمط 16:11 طبقة من ‎Sale‏ ‏بيروفسكايت. سوف يدرك الشخص الماهر إن يمكن تمثيل مادة بيروفسكايت بالصيغة و7 8]ه]» ‎[A] Cus‏ هو كاتيون واحد على الأقل» ‎[B]‏ هو كاتيون ‎cation‏ واحد على الأقل و ‎[X] 5‏ هو أنيون ‎anion‏ واحد على الأقل. عندما تحوي البيروفسكايت ‎HST‏ من كاتيون واحد؛ يمكن توزيع كاتيونات ‎A cations‏ المختلفة فوق مواضع م بأسلوب مرتب أو غير مرتب. عندما تحوي البيروفسكايت أكثر من كاتيون 8 يمكن توزيع كاتيونات 3[ المختلفة فوق مواضع ‎B‏ بأسلوب مرتب أو غير مرتب. عندما تحوي البيروفسكايت أكثر من أنيون ‎X‏ واحد؛ يمكن توزيع أنيونات ‎X‏ ‏المختلفة فوق مواضع ‎X‏ بأسلوب مرتب أو غير مرتب. غالباً ما ستكون تماثلية البيروفسكايت التي 0 تحوي أكثر من كاتيون ‎candy A‏ أكثر من كاتيون 3 واحد أو أكثر من كاتيون * واحد؛ أقل من تلك التي ل و110م0. كما ذكرنا في الفقرة السابقة؛ يشير المصطلح "بيروفسكايت”؛ كما هو مستعمل في تلك الوثيقة؛ إلى (أ) مادة ذات بنية بلورية ثلاثية الأبعاد ترتبط بتلك التي ل ‎CaTiOs‏ أو (ب) مادة تضم طبقة من مادة؛ حيث يكون للطبقة بنية ترتبط بتلك التي ل و02110. رغم إنه يمكن استخدام كلا من هذين 5 الصنفين للبيروفسكايت في الأجهزة وفقاً للاختراع الحالي؛ فإنه من المفضل في بعض الظروف
استخدام بيروفسكايت من الصنف الأول ‎oT)‏ أي بيروفسكايت ذي بنية بلورية ثلاثية الأبعاد ‎Bale .)30( three-dimensional‏ ما تحوي تلك البيروفسكايتات شبكة ثلاثية الأبعاد من خلايا وحدة بيروفسكايت ‎perovskite unit cells‏ من دون أي انفصال بين الطبقات. تتضمن البيروفسكايتات من الصنف الثاني؛ (ب)؛ من الناحية الأخرى؛ بيروفسكايتات ذات بنية طباقية ثائية الأبعاد ‎two-dimensional‏ (20). يمكن لبيروفسكايتات ذات بنية طباقية ثنائية الأبعاد أن تضم طبقات من ‎LIA‏ وحدة بيروفسكايت تفصلها جزئيات (مقحمة)؛ مثال تلك البيروفسكايت الطباقية ثنائية الأيبعاد هو [2-(1-هك_يئيل حلقي)إيثيل أمونيوم]ء -2-0] ‎cyclohexenyl)ethylammonium]s‏ (00. تميل البيروفسكايتات الطباقية ثنائية الأبعاد ‎OY‏ ‏تمتلك طاقات ريط إكسيتون ‎exciton binding energies‏ عالية؛ وهو ما يواتي توليد أزواج ثقب- 0 إلكترون مرتبطة (إكسيتونات)؛ بدلاً من نواقل شحنة حرة؛ تحت تأثير إثارة ضوئية. يمكن ألا تكون أزواج ثقب الإلكترون المرتبطة نقالة بما يكفي للوصول إلى تلامس النوع-بي أو النوع-إن حيث يمكن أن تنتقل بعد ذلك (تتأين) وتولد شحنة حرة ‎charge carriers‏ 068. بالنتيجة؛ من أجل توليد شحنة حرة؛ يجب التغلب على طاقة ربط الإكسيتون ‎cexciton binding energy‏ ما يمثل تكلفة طاقة لعملية توليد الشحنة ويؤدي إلى فطلية أدنى في خلية فلطية ضوئية ‎photovoltaic cell‏ 5 وكفاءة أقل. على التقيض من ذلك؛ تميل البيروفسكايتات ذات البنة البلورية ثلاثية الأبعاد لأن تمتلك طاقات ربط إكسيتون أقل بكثير ‎Ae)‏ ترتيب الطاقة الحالية) ويمكن من ثم أن تولد نواقل حرة ‎Bile‏ بعد الإثارة الضوئية. وعليه؛ يفضل أن يكون شبه الموصل البيروفسكايت ‎perovskite‏ ‎semiconductor‏ المستخدم في الأجهزة والعمليات الخاصة بالاختراع الحالي بيروفسكايت من الصنف الأول» ‎of)‏ أي بيروفسكايت ذي بنية بلورية ثلاثية الأبعاد. يفضل ذلك بشكل خاص
0 عندما يكون الجهاز الإلكتروضوئي جهاز فلطائي ضوئي. مادة البيروفسكايت المستخدمة في الاختراع الحالي هي مادة قادرة على امتصاص الضوءٍ وبذلك تولد تواقل شحنة حرة. وهكذاء تكون البيروفسكايت المستخدمة مادة بيروفسكايت ماصة للضوء ‎perovskite‏ ع(118000050:10. مع ذلك؛ سوف يدرك الشخص الماهر إن مادة البيروفسكايت يمكن أن تكون أيضاً مادة بيروفسكايت قادرة على بعث الضوء» باستقبال شحنة؛ سواء إلكترونات أو
ثقوب إلكترونية؛ وهي بالنتيجة تعيد تجميع وبعث الضوء. وهكذا يمكن أن تكون البيروفسكايت
المستخدمة بيروفسكايت باعثة للضوء ‎Jight-emitting perovskite‏
كما سيدركه الشخص الماهر؛ يمكن أن تكون ‎sale‏ البيروفسكايت المستخدمة في الاختراع الحالي
بيروفسكايت يعمل كشبه موصل ناقل للإلكترونات ‎celectron-transporting semiconductor‏ من
نوع-إن عند طليها في ظل وجود الضوء. ‎Slay‏ يمكن أن تكون بيروفسكايت يعمل كشبه موصل
ناقل لثقب إلكتروني ‎hole-transporting semiconductor‏ من نوع بي عند طليها في ظل وجود
الضوء. وهكذاء يمكن أن تكون البيروفسكايت من نوع-إن أو نوع-بي؛ أو يمكن أن تكون شبه
موصل أصيل. في تجسيدات مفضلة؛ تكون البيروفسكايت المستخدمة مادة تعمل كشبه موصل
ناقل للإلكترون» من نوع-إن عند طليها في ظل وجود الضوء. يمكن أن تظهر ‎sale‏ البيروفسكايت 0 تقل شحنة ثنائي القطبية؛ ومن ثم تعمل كشبه موصل من نوع-إن ومن نوع بي على حدٍ سواء.
تحديداً؛ يمكن أن تعمل البيروفسكايت كشبه موصل من نوع-إن ونوع-بي على حدٍ سواء ‎Bl‏ على
نوع الوصلة التي تكونت بين البيروفسكايت والمادة المجاورة.
مثالياً شبه موصل البيروفسكايت ‎perovskite semiconductor‏ المستخدم في الاختراع الحالي هو
مادة محسسة للضوء ‎«photosensitizing material‏ أي مادة قادرة على إجراء توليد ضوئي ونقل 5 لاللشحنة على حدٍ سواء.
يشير المصطلح "أنيون-مخلوط؛ كما هو مستخدم في تلك الوثيق؛ إلى مركب يضم أنيونين
مختلفين اثنين على الأقل. يشير المصطلح "هاليد ‎"halide‏ إلى أنيون لعنصر يختار من مجموعة
7 للجدول الدوري للعناصرء أي ‎٠‏ للهالوجين ‎(Lillie halogen‏ يشير أنيون هاليد ‎halide anion‏
إلى أنيون فلوريد ‎anion‏ ع100110» أنيون كلوريد ‎chloride anion‏ أنيون بروميد ‎«bromide anion‏ 0 أنيون أيودين ‎iodide anion‏ أو أنيون أستاتيد ‎.astatide anion‏
يشير المصطلح 'بيروفسكايت هاليد معدني ‎"metal halide perovskite‏ كما هو مستخدم في تلك
الوثيق؛ إلى بيروفسكايت؛ تحتوي صيغته على كاتيون معدني واحد على الأقل وأنيون هاليد واحد
على الأقل. يشير المصطلح "بيروفسكايت هاليد عضوي معدني”؛ كما هو مستخدم في تلك الوثيقة؛
إلى بيروفسكايت هاليد معدني؛ تحتوي صيغته على كاتيون عضوي واحد على الأقل.
يأخذ المصلطح 'مادة عضوية” معناه الطبيعي في الفن. ‎Lillie‏ يشير مصطلح المادة العضوية إلى ‎ale‏ تحوي مركبات واحدة أو أكثر تحوي ذرة كربون ‎carbon atom‏ كما سيفهمه الشخص الماهرء يمكن أن يتضمن مركب عضوي ذرة كربون مرتبطة تساهمياً بذرة كريون ‎coal‏ أو بذرة هيدروجين ‎hydrogen atom‏ أو بذرة هالوجين ‎chalogen atom‏ أو بذرة شالكوجين ‎chalcogen atom‏ (على سبيل المثال ذرة أكسجين ‎coxygen atom‏ ذرة كربيت 2100 ‎sulphur‏ ؛ ذرة سلينيوم ‎selenium‏ ‎«atom‏ أو ذرة تيلوريوم ‎atom‏ 1107000). سوف يفهم الشخص الماهر إن المصطلح "مركب عضوي" لا يتضمن مثالياً مركبات أيونية بالدرجة الأولى مثل ‎ccarbides clan‏ على سبيل المتال. يشير المصطلح "كاتيون عضوي ‎"organic cation‏ إلى كاتيون يحوي كريوناً ‎carbon‏ يمكن أن 0 يحتوي الكاتيون على عناصر إضافية؛ على سبيل ‎JU‏ يمكن أن يحتوي الكاتيون على هيدروجين؛ نيتروجين ‎nitrogen‏ أو أكسجين ‎oxygen‏ يشير المصطلح "كاتيون غير عضوي ‎"inorganic cation‏ إلى كاتيون لا يكون كاتيوناً عضوياً. ‎Lalas‏ يشير المصطلح "كاتيون غير عضوي" إلى كاتيون لا يحتوي على كريون. يشير المصطلح 'شبه ‎lime‏ كما هو مستخدم في تلك الوثيقة؛ إلى مادة ذات وسط موصل 5 للكهرباء بقدر بين ما للموصل والعازل للكهرياء. يمكن أن يكون شبه الموصل شبه موصل من نوع-إن؛ شبه موصل من نوع-بي أو شبه موصل أصيل. يشير المصطلح "عازل للكهرياء"؛ حسبما هو مستخدم في تلك الوثيقة؛ إلى مادة عازلة للكهرياء ‎electrical insulator‏ أو موصل تيار كهربائي ضعيف للغاية. ومن ثم يتبعد من مصطلح عازل الكهرياء مواد شبه موصلة مثل التيتانيا ‎titania‏ يشير المصطلح عازل الكهرياء» حسبما يستعمل 0 في تلك الوثيقة؛ مثالياً إلى مواد ذوات فجوة نطاق تساوي أو أكبر من 4.0 إلكترون فلط (فجوة النطاق للتيتانيا هي حوالي 3.2 إلكترون فلط) يشير المصطلح 'نوع-إن”» حسبما هو مستخدم في تلك الوثيقة؛ إلى منطقة؛ طبقة أو مادة تحوي شبه موصل دخيل بتركيز أكبر للإلكترونات عن الثقوب الإلكترونية. في شبه الموصلات من النوع-إن؛ تكون الإلكترونات إذاً النواقل الغالبة وتكون الثقوب الإلكترونية النواقل الثانوية؛ ومن ثم
تكون موادة ناقلة للإلكترون ‎transporting materials‏ 6160000. يشيرالمصطلح ‎dah‏ من نوع- إن"؛ حسما يستعمل في تلك الوثيقة» إذاً إلى منطقة مواد ناقلة للإلكترون (أي نوع-إن) واحدة أو أكثر. بالمثل؛ يشير المصطلح "طبقة من نوع-إن" إلى طبقة من ‎sale‏ ناقلة للإلكترون (أي نوع- إن). يمكن أن تكون المادة الناقلة للإلكترون (أي نوع-إن) مركب وحيد ناقل للإلكترون ‎single‏ ‎electron-transporting compound ~~ 5‏ أو مادة عنصرية ‎«elemental material‏ أو مزيج من مركبات ناقلة للإلكترون ‎electron-transporting compounds‏ واحدة أو أكثر أو مواد عنصرية ‎elemental‏ ‎materials‏ يمكن أن يكون المركب الناقل للإلكترون ‎electron-transporting compound‏ أو المادة
العنصرية غير مطليين أو مطليين بعناصر طلي واحدة أو أكثر. يشير المصطلح "نوع-بي”؛ حسما يستعمل في تلك الوثيقة؛ إلى منطقة؛ طبقة أو مادة تحوي شبه
0 موصل دخيل بتركيز أكبر للثقوب الإلكترونية عن الإلكترونات. في شبه الموصلات من النوع-بي؛ تكون الثقوب الإلكترونية هي الحالاملات الغالبة وتكون الإلكترونات هي النواقل الثانوية؛ ومن ثم تكون المواد الناقلة للثقوب الإلكترونية ‎hole transporting materials‏ يشير المصطلح ‎gs‏ ‏حسبما يستعمل في تلك الوثيقة» إلى منطقة من مواد ناقلة للثقوب الإلكترونية (أي نوع-بي) واحدة أو أكثر. بالمثل؛ يشير المصطلح "طبقة من نوع-بي"؛ إلى طبقة من مادة ناقلة للثقوب الإلكترونية
(ي نوع-بي). يمكن أن تكون المادة الناقلة للثقوب الإلكترونية (أي نوع-بي) مركب وحيد أو مادة عنصرية ناقلين للتقوب الإلكترونية؛ أو مزيج من مركبات أو مواد عنصرية ‎elemental materials‏ ناقلة للثقوب الإلكترونية ‎hole-transporting‏ اثنين أو أكثر. يمكن أن يكون المركب أو المادة العنصرية الناقلة للثقوب الإلكترونية غير مطلية أو مطلية بعناصر طلي ‎dopant elements‏ واحد أو أكثر.
0 بشير المصطلح 'طبقة"؛ حسبما يستعمل في تلك الوثيقة؛ إلى أي بنية صفائحية فعلياً في صورة (على سبيل المثال تمتد فعلياً في اتجاهين متعامدين؛ ولكنها محدودة في امتدادها في الاتجاه المتعامد الثالث). يمكن أن يكون للطبقة سمك يختلف على مدى امتداد الطبقة. ‎Lillie‏ يكون للطبقة سمك ثابت تقريباً. يشير المصطلح 'سمك"؛ حسبما يستعمل في تلك الوثيقة؛ إلى متوسط سمك الطبقة. يمكن قياس سمك الطبقات بسهولة؛ على سبيل المثال باستخدام ميكروسكوب؛ مثل
ميكروسكوب إلكتروني ‎electron microscopy‏ لقطاع عرضي من غشاء؛ أو بقياس جانبية سطح على سبيل المثال باستخدام مقياس جاتبية بقلم تسجيل ‎stylus profilometer‏ يشير المصطلح "مسامي"؛ حسبما يستعمل في تلك الوثيقة؛ إلى مادة مجهز بداخلها ثقوب. وهكذاء على سبيل المثال؛ في مادة مسامية ‎porous material‏ تكون المسام أحجاماً داخل جسم المادة حيث لا تكون ثمة مادة. يمكن أن تكون الثقوب المفردة بنفس الحجم أو بأحجام مختلفة. يعرف حجم الثقوب باعتباره 'حجم الثقب". الحجم المحدد للثقب؛ بالنسبة لمعظم الظواهر التي تنطوي على مواد صلبة مسامية؛ هو ذلك الذي لبعده الأصغر الذي يشار إليه؛ في غياب أي ضابط إضافي؛ باعتباره عرض الثقب (أي عرض ثقب على شكل شق؛ قطر ثقب اسطواني أو كروي إلخ). لتفادي تغير ملتبس في القياس عند مقارنة ثقوب اسطوانية وعلى ‎USA‏ شق؛ يجب أن يستخدم ‎al‏ ‏0 قطر الثقب الاسطواني ‎Vay)‏ طوله) باعتباره "عرض الثقب" (روكويرول» جي وآخرون ‎Rouquerol, J. et al, (1994) Recommendations for the characterization of porous solids‏ ‎(Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 66(8))‏ تم تبني التمييزات والتعريفات التالية في وثائق ‎JUPAC‏ سابقة ) ‎J.
Haber. (1991) Manual on catalyst characterization‏ ‎Pure and Applied Chemistry.‏ .)1991 قصهناة00ع«18»»0010: ثقوب دقيقة بأعرارض (أي أحجام ‎(is 15‏ أصغر من 2 نانومتر؛ ثقوب متوسطة بأعراض (أي أحجام ثقوب) من 2 نانومتر إلى 50 نانومتر؛ وثقوب كبيرة بأعراض (أي أحجام ثقوب) أكبر من 50 نانومتر. إضافة لذلك؛ يمكن اعتبار ثقوب نانوية ذوات أعراض (أي أحجام ثقوب) أقل من 1 نانومتر. يمكن أن تتضمن الثقوب في المادة ثقوياً "مغلقة" فضلاً عن ثقوب مفتوحة. الثقب المغلق هو ثقب في مادة كون تجويفاً غير متصل ‎cavity‏ ل10101-001010820160) أي ثقب معزول داخل المادة وليس 0 متصلاً بأي ثقب ‎AT‏ ولا يمكن من ثم أن يصل إليه مائع تتعرض له المادة. "الثقب المفتوح” من ناحية أخرى؛ سيمكن أن يصل إليه مائع. تمت مناقشة مفاهيم المسامية المفتوحة والمغلقة بالتفصيل في روكويرول وآخرين. تشير المسامية المفتوحة؛ إذاً؛ إلى جزءِ من الحجم الكلي للمادة المسامية التي يمكن أن يأخذ مائع فيها مكانه بشكل فعال. وهو يستثني بالتالي الثقوب المغلقة. المصطلح 'مسامية مفتوحة" قابل 5 للتبادل مع المصطلحين 'مسامية متصلة" و "مسامية فعالة"؛ وفي الفن يختصر عموماً ببساطة إلى
'مسامية”. يشير المصطلح "من دون مسامية مفتوحة"؛ حسبما يستعمل في تلك الوثيقة؛ إذاً إلى مادة ذات مسامية غير فعالة. وهكذاء لا يكون للمادة من دون مسامية مفتوحة مثالياً تقوب كبيرة ولا يكون لها ثقوب متوسطة. يمكن أن تضم المادة من دون مسامية مفتوحة ثقوباً دقيقة وثقوباً نانوية؛ مع ذلك. مثالياً تكون تلك الثقوب الدقيقة والثقوب النانوية صغيرة جداً لكي يكون لها تأثير سلبي على مادة يكون مطلوياً أن تكون خفيضة المسامية. إضافة لذلك؛ المواد متعددة ‎polycrystalline materials shill‏ هي مواد صلبة مكونة من عدد من بلورات أو حبيبات منفصلة؛ مع حدود حبة في السطح البيني بين أي من بلورتين أو حبتين في المادة. يمكن من ثم أن يكون للمادة متعددة التبلور ‎polycrystalline material‏ مسامية بين الجسيمات/خلالية ومسامية داخل الجسيم/داخلية. يشير المصطلح "مسامية بين الجسيمات" و 0 تمسامية ‎(ADA‏ حسبما يستعمل هناء إلى مسام بين بلورات أو حبيبات ‎salad)‏ متعددة التبلور (أي حدود الحبة)؛ بينما يشير المصطلح 'مسامية داخل الجسيم ‎"intraparticle porosity‏ و "مسامية داخلية ‎internal porosity‏ حسبما يستعمل هناء إلى ثقوب داخل البلورات أو الحبيبات المفردة للمادة متعددة التبلور. على النقيض من ذلك؛ مادة البلورة الوحيدة أو أحادية التبلور هي مادة صلبة فيها تكون الشبكية البلورية ‎crystal lattice‏ متواصلة أو غير منقطعة خلال حجم المادة؛ بحيث لا 5 تكون ثمة حدود للحبة أو لا تكون ثمة مسامية بين الجسيمات/خلالية. يشير المصطلح "طبقة مدمجة ‎(compact layer‏ حسبما هو مستعمل هناء إلى طبقة من دون مسامية متوسطة أو مسامية كبيرة. قد يكون للطبقة المدمجة أحياناً مسامية دقيقة أو مسامية نانوية. يشير المصطلح 'مادة سقالة ‎scaffold material‏ حسبما هو مستعمل هناء إلى مادة قادرة على العمل كداعم لمادة إضافية. يشير المصطلح 'مادة سقالة مسامية ‎«porous scaffold material‏ 0 حسبما هو مستعمل هناء إذاً إلى مادة تكون مسامية في ذاتهاء ومؤهلة للعمل كداعم لمادة إضافية. يشير المصطلح ‎(480d‏ حسبما هو مستعمل هناء إلى مادة أو جسم يسمح بمرور الضوءٍ خلال صفاء تقريباً كي يمكن رؤية الأجسام وراءه بوضوح. يشير المصطلح ‎ad‏ شفاف"؛ حسبما هو مستعمل هناء إلى مادة أو جسم ذي إرسال (يشار إليه بديلاً أو بنفس القدر باسم النفاذية) إلى وسط ضوءٍ بين مادة أو جسم شفاف ومادة أو جسم معتم. مثالياً»ء سوف يكون للمادة الشفافة
‎transparent material‏ متوسط إرسال للضوء حوالي 2100 أو من 90 إلى 2100. مثالياً؛. سوف يكون للمادة المعتمة متوسط إرسال للضوء حوالي 70 أو من 0 إلى 75. سوف يكون للمادة أو الجسم شبه الشفاف مثالياً متوسط إرسال للضوءٍ من 10 إلى 790؛ ‎Lite‏ 40 إلى 760. على خلاف العديد من الأجسام الشفية؛ مثالياً لا تشوه الأجسام شبه الشفافة أو تغشي الصور. يمكن قياس إرسالية الضوء باستخدام طرق روتينية؛ على سبيل المثال بمقارنة شدة الضوء الساقط بشدة الضوء المرسل. يشير المصطلح "إلكترود ‎(electrode‏ حسبما هو مستعمل هناء إلى ‎Bale‏ أو جسم موصل للكهرباء من خلاله يدخل تيار كهربي أو يغادر جسماً؛ مادة؛ أو منطقة. يشير المصطلح "إلكترود سالب"؛ حسبما هو مستعمل هناء إلى إلكترود من خلاله تغادر الإلكترونات مادة أو جسماً (أي إلكترود جامع للإلكترونات ‎sale (electron collecting electrode‏ ما يشار إلى الإلكترود السالب باسم "نود ‎anode‏ يشير المصطلح "إلكترود موجب”؛ حسبما هو مستعمل هناء إلى إلكترود تغادر خلاله الثقوب الإلكترونية مادة أو جسماً (أي إلكترود جامع للثقوب الإلكترونية ‎hole collecting‏ ‎Bale (electrode‏ ما يشار إلى الإلكترود الموجب باسم "كاثود ‎cathode‏ داخل الجهاز الفلطائي الضوئي؛ تتدفق الإلكترونات من الإلكترود الموجب/الكاثود إلى الإلكترود السالب/الأنود؛ بينما 5 تتدفق الثقوب الإلكترونية من الإلكترورد السالب/الأنود إلى الإلكترود الموجب/الكاثود. يشير المصطلح "إلكترود أمامي”؛ حسبما هو مستعمل هناء إلى الإلكترود المجهز على هذا الجانب أو السطح للجهاز الفلطائي ضوئي المعد لكي يتعرض لضوء الشمس. يتطلب الأمر إذاً مثالياً أن يكون الإلكترود الأمامي شفافاً أو شبه شفاف كي يسمح بمرور الضوء خلال الإلكترود إلى الطبقات الحساسة للضوء المجهزة تحت الإلكترود الأمامي. يشير المصطلح "إلكترود خلفي"؛ 0 حسبما هو مستعمل هناء إلى الإلكترود المجهز على ذاك الجانب أو السطح للجهاز الفلطائي ضوئي المقابل للجانب أو السطح المعد لكي يتعرض لضوء الشمس. يشير المصطلح 'ناقل الشحنة ‎(“charge transporter‏ حسبما هو مستعمل هناء إلى منطقة؛ طبقة أو مادة خلالها تكون تنواقل الشحنة (أي جسيم ناقل لشحنة إلكترونية ‎«(electric charge‏ حرة الحركة. في شبه الموصلات؛ تعمل الإلكترونات كنواقل شحنة ‎charge carriers‏ سالبة متحركة 5 وتعمل الثقوب الإلكترونية كشحنات موجبة متحركة. يشير المصطلح 'ناقل إلكترون ‎electron‏
‎"transporter‏ إذاً إلى منطقة؛ طبقة أو مادة تتدفق الإلكترونات خلالها بسهولة والتي سوف تعكس مثالياً الثقوب الإلكترونية (ثقب إلكتروني غير موجود لإلكترون يعتبر ناقل متحرك لشحنة موجبة في شبه موصل). على العكس من ذلك؛ يشير المصطلح 'ناقل ثقب إلكتروني" إلى منطقة؛ طبقة أو مادة يمكن أن تتدفق الثقوب الإلكترونية خلالها بسهولة والذي مثالياً سوف يعكسي الإلكترونات. يشير المصطلح 'يتكون أساساً من" إلى تركيبة تتضمن مكونات يتكون منها أساساً فضلاً عن مكونات ‎(gyal‏ شريطة ألا تؤثر المكونات الأخرى مادياً على السمات الأساسية للتركيبة. مثالياً سوف تتضمن التركيبة التي تتكون أساساً من مكونات معينة أكثر من أو ما يساوي 95 وزن7 من تلك المكونات أو أكثر من أو ما يساوي 99 وزن7 من تلك المكونات. يشير المصطلح "مركب متطاير ‎"volatile compound‏ حسبما هو مستعمل هناء إلى مركب يمكن 0 إالته بسهولة بالتبخير أو التحلل. على سبيل المثال مركب يمكن إزالته بسهولة بالتبخير أو التحلل عند درجة حرارة أقل من أو تساوي 150°( أو على سبيل المثال درجة حرارة أقل من أو تساوي 100°« سوف يكون مركب متطاير. يتضمن "المركب المتطاير" أيضاً مركبات تتم إزالتها بسهولة بالتبخير من خلال تحلل المنتجات. وهكذاء يمكن أن يتبخر المركب المتطاير ‎X‏ بسهولة من خلال تبخير الجزيئات *؛ أو يمكن أن يتبخر المركب المتطاير 76 بسهولة بالتحلل ليكون مركبين ا و 2 5 اللذين يتبخران بسهولة. على سبيل المثال» يمكن أن تكون أملاح | لأمونيوم ‎ammonium salts‏ مركبات متطايرة؛ ويمكن أن تتبخر سواء كجزيئات لأملاح الأمونيوم أو كمنتجات تحلل ‎<decomposition products‏ على سبيل المثال مركب أمونيوم ‎ammonium‏ وهيدروجين ‎hydrogen‏ ‏(هاليد هيدروجين ‎hydrogen halide‏ على سبيل المثال) . وهكذاء يمكن أن يكون لمركب متطاير ‎X‏ ‏ضغط تبخر عال نسبياً (أكبر من أو يساوي 500 باسكال على سبيل المثال) أو يمكن أن يكون 0 ذات ضغط تحلل عال نسبياً (على سبيل أكبر من أو يساوي 500 باسكال لواحد أو أكثر من منتجات التحلل)»؛ والذي يمكن الإشارة ‎ad)‏ أيضاً كضغط ‎dissociation pressure Jai‏ يشير المصطلح "خشونة'؛ حسبما هو مستعمل هناء إلى نسيج السطح أو الحافة والحد الذي يكون فيه غير مستو أو غير منتظم (وبالتالي يفتقر إلى الملاسة أو الانتظام). يمكن تحديد مقدار خشونة السطح بأي قياس لانحرافات السطح في اتجاه يكون عادة عادياً للسطح المعتدل. كقياس للخشونة؛ 5 يكون معدل الخشونة أو متوسط الخشونة ‎(Ra) roughness average‏ هو المتوسط الحسابي للقيم
— 6 2 — المطلقة لجميع الانحرافات عن خط مستقيم ضمن مرجع محدد أو أخذ ‎die‏ طول مقطع السطح. كقياس بديل للخشونة يكون متوسط الجذر الترريعي للخشونة ) ‎Rims‏ أو ‎Rg‏ ( هو متوسط الجذر الترريعي لقيم جميع | لاتحرافات عن خط مستقيم ضمن مرجع محدد أو أخذ عينة طول مقطع السطح.
يشير المصطلح لذو وجهين 0“ حسيما يستعمل هنا إلى جهاز فلطائي ضوئي/خلية شمسية ‎solar‏ ‏[له»/خلية فرعية يمكن أن يجمع الضوء ويولد كهرياء عبر كلا وجهيه؛ وجه معرض للشمس والوجه الخلفى. تحقق الأجهزة/ الخلايا ذات الوجهين حصيلة قدرة باستخدام انتشار ووضوء منعكس فضلاً عن ضوءٍ شمس مباشر. على النقيض من ذلك؛ يشير المصطلح "أحادي الوجه' إلى جهاز/خلية شمسية/ خلية فرعية فلطية ضوئية يمكن أن تجمع الضوء فقط وتولد كهرباء من خلال وجهه
الأمامي؛ ‎of pail Ua yall‏ يشير المصطلح 'يتكيف"؛ كما هو مستعمل هناء إلى جسم يكون نفس الشيء إلى حدٍ كبير في الصورة أو الشكل كجسم آخر. تشير ‎dak‏ متكيفة ‎("conformal layer‏ كما هي مستعملة هناء إذاً إلى طبقة من مادة تتكيف مع كنتورات السطح الذي يتم تكوينها عليه. بعبارة أخرى؛ تكون هيئة الطبقة بحيث يكون سمك الطبقة ثابتاً تقريباً عبر غالبية السطح البيني الذي بين الطبقة والسطح
الذي يتم تكوينها عليه. بنية الجهاز - عام يوضح الشكل 1 تخطيطياً جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات متكامل بأسلوب أحادي الليثية 0 0 1 يتضمن خلية فرعية أولى/علوية 0 1 1 تتضمن منطقة حساسة للضوء تحوي مادة بيروفسكايت؛ ‎Lain‏ تتضمن الخلية الفرعية الثانية/السغلية 120 وصلة سليكون متغايرة. للجهاز 0 الفلطائيى ضوئي متعدد الوصلات 100 بنية متكاملة بأسلوب أحادي الليثية ومن ثم تضم إلكترودين ‎clad‏ إلكترود أمامي/أول 101 وإلكترود خلفي/ثاني 102؛ مع تجهيز الخلية الفرعية الأولى/العلوية 0 والخلية الفرعية الثانية/السفلية 120 بين هذين الإلكترودين. تحديداً؛ تكون الخلية الفرحية الأولى 110 في تماس مع الإلكترود الأول/الأمامي 101 وتكون الخلية الفرعية الثانية 120 في تماس مع الإلكترود الثاني/الخلفي 102. يتضمن الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات
المتكامل بأسلوب أحادي الليثية 100 مثالياً أيضاً شبكة معدنية على السطح العلوي للإلكترود الأمامي/الأول 101 كملامس علوي (غير ظاهر). على سبيل المثال؛ يمكن تجهيز الملامس العلوي شبكة أو أصابع معدنية تنتجها طباعة شاشة من معجون فضة ‎silver‏ و/أو نحاس ‎.copper‏ ‏5 إضافة لذلك» حيث إن البنية المتكاملة بأسلوب أحادي الليثية تضم إلكترودين ‎electrodes‏ فقط فيتم توصيل الخلية الفرعية الأولى والثانية 110 120 إحداهما بالأخرى بمنطقة وسطى 130 تتضمن طبقات اتصال بيني واحدة أو أكثر. على سبيل المثال؛ يمكن لطبقة(طبقات) الاتصال البيني أن تضم أي من طبقة إعادة تجميع ووصلة نفقية. في جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات متكامل بأسلوب أحادي الليثية يتم توصيل الخلايا الفرعية المفردة كهربائياً على التوالي؛ 0 ما يؤدي إلى الحاجة إلى طبقة إعادة تجميع أ, وصلة نفقية وتيار موائم بين الخلايا الفرعية. يتم تكوين مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الأولى 110 لكي تعمل كماص للضوء (أي محسس ضوء) داخل المنطقة الحساسة للضوء . بوجود الخلية الفرعية العلوية في الجهاز متعدد الوصلات؛ يفضل أن يكون لمادة البيروفسكايت إذاً فجوة نطاق من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكترون ‎cals‏ والأفضل من 1.65 إلكترون فلط إلى 1.70 إلكترون فلط. ومن ثم يفضل أن يكون للخلية الفرعية الثانية التي تتضمن وصلة السليكون غير المتجانسة فجوة نطاق من حوالي 1.1 إلكترون فلط. إضافة ‎«lA‏ يمكن تكوين مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الأولى 0 أيضاً لتوفير انتقال شحنة. في هذا الصدد؛ فإن مواد البيروفسكايت ‎perovskite materials‏ مؤهلة للعمل ليس فقط كماص للضوءٍ ‎light absorber‏ (أي محسس ضوءٍ ‎(photosensitizer‏ ولكن 0 أيضاً كمادة شبه موصلة (ناقل شحنة) من نوع-إن؛ نوع-بي أو أصيلة (نوع-آي). ومن ثم يمكن أن تعمل ‎sale‏ البيروفسكايت سواء كمحسس ضوء وكمادة شبه موصلة من النوع-إن. يمكن من ثم أن تقوم ‎sale‏ البيروفسكايت بأدوار امتصاص الضوءٍ ونقل الشحنة على المدى الطويل على حدٍ سواء .
يوضح الشكل 2 تخطيطياً مثالاً للخلية الفرعية الثانية/السفلية 120 التي تتضمن وصلة سليكون متغايرة في هذا الصدد؛ يشير المصطلح وصلة سليكون متغايرة إلى وصلة سليكون غير متبلور/إسليكون متبلور متغايرة تستفيد من رقاقة سليكون متبلور ‎(c-Si) crystalline silicon‏ 121 كماص حساس للضوءٍ ‎photoactive absorber‏ وأغشية سليكون غير متبلور ‎amorphous silicon‏ ‎(a-Si) 5‏ رقيقة 122 ¢123 ¢124 125 لتكوين وصلة وتخميل السطح. يشار إلى وصلة السليكون غير المتجانسة أحياناً أيضاً كوصلة متغايرة ذات طبقة رقيقة أصيلة ‎(HIT) intrinsic thin layer‏ عندما توجد أي طبقات رقيقة من سليكون غير متبلور أصيلة كطبقات تخميل/تخميد ‎-passivation/buffer layers‏ ومن ثم تتضمن وصلة السليكون غير المتجانسة مثالياً باعث سليكون غير متبلور من نوع-بي 122( طبقة تخميل/تخميد ‎passivation/buffer layer‏ سليكون غير 10 متبلور أصيلة 123( ماص حساس للضوءٍ سليكون متبلور من نوع-إن 121؛ طبقة تخميل/تخميد سليكون غير متبلور أصيلة أخرى 124 طبقة مجال سطح-خلفي ‎(BSF) back-surface field‏ مصنوعة من سليكون غير متبلور من نوع-إن 125. ‎(Lisl‏ يمكن لوصلة سليكون متغايرة أن تضمن أيضاً طبقة من أكسيد موصل شفاف (على سبيل المثال (أكسيد قصدير إنديوم) 126 بين طبقة مجال السطح الخلفي 125 والإلكترود الخلفي 102. حالة وجودهاء تساعد تلك الطبقة الخلفية من مادة أكسيد موصل شفاف في تعظيم الاستجابة تحت الحمراء بزيادة الانعكاس الداخلي
في السطح الخلفي. لاستعمال وصلة سليكون متغايرة باعتبارها الخلية فرعية الثانية/السفلية 120 عدة مزايا. أولاً» أثبتت الخلايا الشمسية وحيدة الوصلة ‎single-junction solar cells‏ على أساس تقنية وصلة السليكون غير المتجانسة إنها تحقق سجلات كفاءات تحويل للطاقة تزيد عن 725 ما يعظم من احتمالية 0 تحقيق جهاز متعدد الوصلات يتضمن خلية وصلة سليكون متغايرة لكفاءات عالية. ثانياء باستفادة وصلة السليكون غير المتجانسة من ماص حساس للضوء سليكون متبلور من نوع-إن 121 مع باعث سليكون غير متبلور من نوع-بي 122 يبدا تكون الخلية الفرعية الأولى على أساس البيروفسكايت 110 على الخلية الفرعية الثانية 120 كركيزة بترسيب الطبقات من نوع-إن متبوعاً بالترسيب المتتابع لمادة البيروفسكايت والطبقات من النوع-بي؛ وهو ما اكتشف المبتكرون الحاليون
إنه ذو مزايا عند معالجة جهاز حساس للضوء متعدد الوصلات من بيروفسكايت-على -سليكون متكامل بأسلوب أحادي الليثية. توضح الأشكال 13 إلى 3و إذاً تخطيطياً أمثلة مختلفة للخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 التي تحوي مادة بيروفسكايت حساسة للضوء.
في الشكلين 13 و 3« تتضمن الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 للجهاز الحساس للضوء 100 منطقة مسامية 114؛ حيث تتضمن المنطقة المسامية 114 طبقة من مادة البيروفسكايت 113 بالصيغة (1) التي تكون في تماس مع مادة سقالة مسامية 115 يتم تجهيزها بين منطقة من نوع- إن 111 ومنطقة نوع-بي 112. في تلك البنيات»؛ يتم تجهيز الطبقة من مادة البيروفسكايت 113 كطلاء على مادة السقالة المسامية 115 ويها تتكون طبقة متكيفة إلى حدٍ كبير على سطح السقالة
0 المسامية؛ بحيث يتم تجهيز مادة البيروفسكايت 113 داخل مسام السقالة المسامية. تتضمن المنطقة من نوع-بي 112 مادة ناقلة للشحنة تملاً من ثم مسام المنطقة المسامية 114 (أي مسام السقالة المسامية المطلية بالبيروفسكايت) وتكون طبقة تغطية فوق المادة المسامية. في هذا الصدد؛ تتكون طبقة التغطية للمادة الناقلة للشحنة ‎charge transporting material‏ من طبقة من مادة ناقلة للشحنة من دون مسامية مفتوحة.
5 في الشكل 3ا للخلية الفرعية الأولى/العلوي المبينة ما تمت الإشارة إليه كبنية خلية ماصة رقيقة للغاية ‎Leds‏ تم تجهيز طبقة رقيقة للغاية من مادة بيروفسكايت ماصة للضوء في السطح البيني بين شبه موصلين متداخلين» نانوي البنية من نوع-إن (1102 على سبيل المثال) ومن نوع-بي (مادة ناقلة للثقب الإلكتروني على سبيل المثال). في هذا التجهيز؛ تحتوي مادة السقالة المسامية 115 داخل الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 ‎sale‏ ناقلة شبه موصلة/للشحنة.
0 في الشكل 3ب؛ للخلية الفرعية الأولى/العلوية المبينة 110 ما يشار إليه ببنية خلية شمسية متوسطة-فوقية البنية وفيها يتم تجهيز طبقة رقيقة للغاية من مادة بيروفسكايت ماصة للضوء على مادة سقالة عازلة متوسطة المسام. في هذا التجهيز؛ تحتوي مادة السقالة المسامية 115 داخل الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 مادة عازلة للكهرياء ‎ALOs) dielectric material‏ على سبيل ‎(Jal‏
في الشكل 3ج؛ تتضمن الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 طبقة من مادة البيروفسكايت 113 بالصيغة (1) من دون مسامية مفتوحة. كما وصفنا من قبل؛ ليس لمادة من دون مسامية مفتوحة مثالياً مسام كبيرة ولا مسام متوسطة؛ ولكنها ذات مسام دقيقة ومسام نانوية (ومن ثم تكون ذات مسام متبلورة داخلياً). تشكل طبقة مادة البيروفسكايت 113 إذاً وصلة مستوية متغايرة بواحدة أو كل من منطقة النوع-إن 111 ومنطقة النوع-بي 112. يمكن تجهيز منطقة النوع-إن 111 أو منطقة النوع-بي على حدٍ سواء على طبقة من مادة البيروفسكايت 113 من دون مسامية مفتوحة. في هذا الصددء حيث إن طبقة مادة البيروفسكايت 113 من دون مسامية مفتوحة؛ فلا يوجد اختراقات مادة من نوع-إن أو من نوع-بي لمادة البيروفسكايت لتكون وصلة متغايرة جسيمية؛ بدلاً من ذلك تكون وصلة متغايرة مستوية مع مادة البيروفسكايت. ‎(Lilie‏ تكون طبقة ‎ale‏ البيروفسكايت 113 من دون 0 مسامية مفتوحة في تماس مع كل من منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي؛ ومن ثم تشكل وصلة متغايرة مستوية بكل من منطقة النوع-إن والمنطقة النوع بي. في الشكل 3 يكون للخلية الفرعية الأولى/العلوية المبينة 110 13 بنية جهاز وصلة متغايرة مستوى من غشاء رقيق فيها يتم تجهيز طبقة رقيقة صلبة من مادة البيروفسكايت الماصة للضوء بين طبقات مستوية من أشباه موصلات من النوع-إن (:110 على سبيل المثال) ومن النوع-بي 5 (مادة ناقلة للثقب الإلكتروني على سبيل المثال). في هذا التجهيز؛ لا يتضمن الجهاز مادة سقالة مسامية. توضح الأشكال 3« ‎a3‏ و 3و )13 أمثلة للخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 مماثلة لتلك التي تم إيضاحها في الشكلين 513 3ب؛ مع ذلك؛ ‎Yay‏ من مادة البيروفسكايت 113 التي تكون طبقة متكيفة إلى حدٍ كبير على سطح مادة السقالة المسامية 115؛ تخترق مادة البيروفسكايت 113 مادة 0 السقالة المسامية 115. تملا ‎sale‏ البيروفسكايت 113 إذاً مسام مادة السقالة المسامية 115 وتكون ما يعتبر وصلة متغايرة جسيمية مع مادة السقالة المسامية 115. في بعض الأمثلة؛ تكون مادة البيروفسكايت 113 أيضاً طبقة تغطية ‎capping layer‏ 116 من مادة البيروفسكايت فوق ‎Bale‏ ‏السقالة المسامية 115. مثالياً؛ تتكون طبقة التغطية 116 من طبقة من مادة البيروفسكايت من دون مسامية مفتوحة وتشكل»؛ في بعض الأمثلة؛ وصلة متغايرة مستوية مع منطقة ناقلة للشحنة ‎charge transporting region 5‏ مجهزة فوق ‎sale‏ البيروفسكايت.
في الشكل 3د؛ تخترق ‎sale‏ البيروفسكايت 113 بالكامل النوع-إن نانوي البنية ‎TiO2)‏ على سبيل المثال) وتكون وصلة متغايرة مستوية مع أشباه موصلات من النوع-بي (مادة ناقلة للثقب الإلكتروني على سبيل المثال). في هذا التجهيز؛ تتضمن مادة السقالة المسامية 115 داخل الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 مادة ناقلة شبه موصلة/للشحنة.
في الشكل 3ه؛ تكون الخلية الفرعية الأولى/العلوية المبينة 110 هي نفسها إلى حدٍ كبير مثل تلك المبينة في الشكل 3د؛ مع ذلك؛ ‎gh‏ تتضمن منطقة ناقلة للشحنة واحدة فقط. في هذا الصدد؛ فقد ظهر إنه يمكن تكوين الأجهزة الفلطية الضوئية الوظيفية التي تتضمن بيروفسكايت حساس للضوء من دون أي موادة ناقلة للثقوب الإلكترونية؛ بحيث يكون البيروفسكايت الحساس للضوء في تماس مباشر مع إلكترود و/أو طبقة معدنية (انظر ‎Etgar, L., Gao, P. & Xue, Z., 2012. lai‏
‎Mesoscopic CH3NH3Pbl3/TiO» heterojunction solar cells.
J.
Am.
Chem.
Soc., 2012, 134 0‏ )42( صفحات 17399-17396(. في تلك الأجهزة؛ يقوم البيروفسكايت الحساس للضوءٍ بدوري حاصد الضوءٍ وناقل الثقب الإلكتروني على حدٍ سواء؛ بحيث تكون المادة الناقلة للثقب الإلكتروني الإضافية فائضاً. لا تتضمن الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 التي في شكل 3ه إذاً منطقة من نوع-بي؛ بينما تخترق ‎sale‏ البيروفسكايت 113 بالكامل ‎sale‏ النوع-إن نانوية البنية (1102 على
‏5 سببيل المثال). في الشكل 3و» تكون الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 مماثلة لتلك المبينة في شكل 3ب؛ مع ذلك؛ تخترق ‎sale‏ البيروفسكايت 113 بالكامل ‎sale‏ السقالة العازلة متوسطة المسامية ‎mesoporous‏ ‎(A103) insulating scaffold‏ وتكون وصلة متغايرة مستوية مع أشباه موصلات من النوع-بي (مادة ناقلة للثقب الإلكتروني على سبيل المثال).
‏0 في بنية بديلة؛ يمكن أن تتضمن المنطقة الحساسة للضوءٍ طبقة من ‎sale‏ البيروفسكايت بالصيغة (1) حيث تكون مادة البيروفسكايت هي نفسها مسامية. تملاً المادة الناقلة للشحنة إذاً مسام المنطقة المسامية لمادة البيروفسكايت وتكون طبقة تغطية فوق مادة البيروفسكايت المسامية. في هذا الصدد؛ تتكون طبقة التغطية للمادة الناقلة للشحنة من طبقة من المادة الناقلة للشحنة من دون مسامية مفتوحة.
يوضح الشكل 4 تخطيطياً مثالاً لجهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات متكامل بأسلوب أحادي ‎dil‏ 110 وفيه تتضمن الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 منطقة حساسة للضوء فيها يتم تجهيز مادة البيروفسكايت الحساسة للضوء 113 كطبقة مستوية. في مثال الشكل 4؛ تتضمن المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الأولى 110 منطقة نوع-إن 111 تتضمن طبقة نوع إن واحدة على ‎JY)‏ منطقة نوع-بي 112 تتضمن طبقة نوع-بي واحدة على الأقل؛ والطبقة المستوية لمادة البيروفسكايت 113 مجهزة بين منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي. ثم يتم توصيل الخلايا الفرعية الأولى والثانية 110( 120 إحداهما بالأخرى بمنطقة وسيطة 130 تتضمن طبقة توصيل بيني ‎.interconnect layer‏ في هذا التجهيز؛ تعتبر الطبقة المستوية من مادة البيروفسكايت 113 من دون مسامية مفتوحة 0 113. كما وصفنا من قبل؛ ليس لمادة من دون مسامية مفتوحة مثالياً مسام كبيرة ولا مسام متوسطة؛ ولكن قد يكون لها مسام دقيقة ومسام نانوية (ومن ثم يمكن أن تكون ذات مسام متلبورة داخلياً). في هذا الصدد؛ حيث تكون طبقة ‎sale‏ البيروفسكايت 113 من دون مسامية مفتوحة؛ لا تخترق مادة من نوع-إن أو من نوع-بي مادة البيروفسكايت لتكون وصلة متغايرة جسيمية؛ بدلاً من أن تكون وصلة متغايرة مستوية بمادة البيروفسكايت. ‎(Lillie‏ تكون طبقة ‎sale‏ البيروفسكايت 113 من دون مسامية مفتوحة في تماس مع كل من منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي على ‎aa‏ سواء. يمكن وصف الخلية الفرعية الأولى 110 إذاً بأن لها بنية وصلة متغايرة مستوية (مماثلة لتلك التي للخلية الفرعية الأولى 110 التي وصفناها من قبل والمبينة في شكل 3ج). كما لاحظنا من قبل؛ بافتراض إن الخلية الفرعية الثانية/السفلية 120 تتضمن وصلة سليكون متغايرة فيها يكون الماص الحساس للضوء ‎photoactive absorber‏ سليكون متبلور من نوع-إن 0 121 ويكون الباعث سليكون غير متبلور من نوع-بي؛ يتم تجهيز الخلية الفرعية الأولى/العلوية 0 في الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات 100 بحيث تكون منطقة النوع-إن 111 متاخمة للخلية الفرعية الثانية 120. بعبارة أخرى؛ تكون منطقة النوع-إن 111 تاليةٌ للخلية الفرعية الثانية 120 ومن ثم تكون أقرب للخلية الفرعية الثانية 120 مما لمنطقة النوع-بي 112. تحديداً؛ هي منطقة النوع-إن 111 للخلية الفرعية الأولى 110 التي تلامس المنطقة الوسطى 130 التي 5 تصل الخلية الفرعية الأولى 110 بالخلية الفرعية الثانية 120. منطقة النوع-بي 112 للخلية
الفرعية الأولى 110 هي إذاً في تماس مع الإلكترود الأول 101. يعمل الإلكترود الأمامي/الأول 1 إذاً كإلكترود موجب (جامع للثقوب الإلكترونية)؛ بينما يعمل الإلكترود الثاني/الخلفي 102 كإلكترود سالب (جامع للإلكترونات). تتضمن الأجهزة الفلطية الضوئية متعددة الوصلات الموصوفة سابقاً؛ تتضمن منطقة النوع-بي للخلية الفرعية الأولى طبقات من نوع-بي واحدة أو أكثر. ‎Le We‏ تكون منطقة النوع-بي طبقة نوع بي؛ أي طبقة ‎Es‏ وحيدة. في أمثلة أخرى ؛ مع ذلك؛ قد تتضمن منطقة النوع بي طبقة نوع-بي وطبقة مانعة لإكسيتون ‎exciton blocking layer‏ نوع بي أو طبقة مائعة للإلكترون ‎blocking layer‏ 000ءء». إذا حاذى نطاق التكافؤ (أو ‎el‏ مستويات الطاقة المدارية الجزئية المشغولة) للطبقة المانعة للإكسيتون بشكل محكم مع نطاق التكافؤ للمادة الحساسة للضوء؛ يمكن 0 للثقوب الإلكترونية أن تمر من المادة الحساسة ‎egal‏ إلى داخل الطبقة المانعة للإكسيتون وخلالها؛ أو خلال الطبقة المانعة للإكسيتون ‎(My‏ داخل المادة الحساسة للضوء؛ ونحن نصطلح على ذلك بالطبقة المائعة للإكسيتون من نوع-بي. مثال ذلك هو تريس[4-(5-فينيل ثيوفين -2- فينيل]أمين ‎ctris[4-(5-phenylthiophen-2-yl)phenyl]amine‏ كما هو موصوف 2 ‎Masaya‏ ‎Hirade, and Chihaya Adachi, “Small molecular organic photovoltaic cells with exciton‏ ‎blocking layer at anode interface for improved device performance” Appl.
Phys.
Lett. 15‏ 153302 ,99« )2011( طبقة النوع-بي هي طبقة من مادة ناقلة للثقوب الإلكترونية (أي نوع-بي). يمكن أن تكون مادة النوع-بي مركب نوع-بي وحيد أو مادة عنصرية؛ أو مزيج من مركبي نوع-بي أو مواد عنصرية اثنين أو أكثرء والتي قد تكون غير مطلية أو مطلية بعناصر طلي واحدة أو أكثر. 0 يمكن أن تضم طبقة نوع-بي مادة نوع-بي غير عضوية أو عضوية. ‎(Ula‏ تتضمن منطقة النوع-بي طبقة نوع بي عضوية. ‎(Ka‏ اختيار مواد نوع بي مناسبة من نواقل ثقب إلكتروني ‎hole transporters‏ بوليمرية أو ‎Aya‏ ‏يمكن أن تتضمن طبقة نوع-بي المستخدمة في الجهاز الفلطائي الضوئي الخاص بالاختراع الحالي على سبيل المثال )2( 2 7 7 -تتراكيس-(ن»؛ ن-داي -بي -ميثوكسي فينيل أمين)9؛ 9*- ‎slg 5‏ فوليرين ‎(2,2°,7,7’-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenylamine)9,9’-spirobifluorene‏
‎ (OMETAD= 5s)‏ (بولي(3-هكسيل ثيوفين)ء(بولي[2؛ 1» 3-بنزوثيا ديازول-4؛ 7- داييل[4؛ 4-بيس(2-إيثيل هكسيل)-14ه ‎Fim] ile‏ 4ب" إداي ثيوفين-الثانية والستين-داييل]])؛ (يوليإن-فينيل كربوزول))؛ مادة ناقلة للثقب الإلكتروني- ‎TFSI‏ (1-هكسيل- 3-ميثيل إيميدازولين بيس(تراي فتورو ‎Jive‏ سلفونيل)إيمي ‎1-hexyl-3-methylimidazolium‏ ‎(((HTM-TFSI) bis(trifluoromethylsulfonyl)imide 5‏ (ليثيوم بيس (تراي فلورو ميثاني سوفونيل )إيميد ‎((Li-TFSD) lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide‏ أو (ترت ‎J gam‏ بيريدين ‎((tBP) tert-butylpyridine‏ . يمكن أن تتضمن منطقة النوع بي أنابيب كريون نانوية ‎.carbon nanotubes‏ عادة ما يتم اختيار مادة النوع-بي من 22 ‎TT‏ -تتراكيس-(ن؛ ن-داي-بي-ميثوكسي فينيل أمين)9؛ 9"-سبيروياي فوليرين؛ بولي(3-هكسيل ثيوفين؛ بولي[2؛ 10 ل 3-بنزوثيا ديازول-4» 7-داييل[4؛ 4-بيس (2-إيثيل هكسيل)-411 -سيكلوينتا[2 1-ب:3؛ 4 إداي ثيوفين- الثانية والستين-داييل]]و بولي(ن-فينيل كربوزول. يفضل أن تتكون منطقة النوع-بي من طبقة نوع -بي تحوي 2؛ 2 7 ‎TT‏ -تتراكيس -(ن؛ ن -داي -بي -ميثوكسي فينيل أمين)9» 9" -سبيروباي فوليرين. يمكن على سبيل المثال أن تتضمن طبقة نوع-بي )2( 2 ‎TT‏ -تتراكيس- (ن؛ ن -داي -بي- ميثوكسي فينيل أمين)9؛ 9" -سبيروباي فوليرين))؛ (يولي(3-هكسيل ثيوفين))؛ (يولي21» ‎١1‏ 3- بنزوثيا ديازول-4؛ 7-داييل[4؛ 4-بيس(2-إيثيل هكسيل)-40 ‎Bier] len‏ 4- ب“ إداي ثيوفين -الثانية والستين-داييل]]!)؛ أو (بولي(ن-فينيل كربوزول)). يمكن أن تتضمن مواد نوع-بي مناسبة نواقل ثقوب إلكترونية جزيئية ‎molecular hole‏ ‎ctransporters‏ نواقل ثقوب إلكترونية بوليمرية ‎polymeric hole transporters‏ ونواقل ثقوب إلكترونية لبوليمرات مشتركة ‎.copolymer hole transporters‏ يمكن أن تكون مادة النوع بي على سبيل المثال مادة ناقلة للثقوب الإلكترونية جزيئية؛ بوليمر أو بوليمر مشترك يحوي واحداً أو أكثر من الموبيتات التالية: ثيوفينيل ‎cthiophenyl‏ فينيلينيل ‎<phenelenyl‏ داي تيازوليل ‎«dithiazolyl‏ ‏بنزوثيازوليل ‎(sla chenzothiazolyl‏ كيتو بيرولو بيروليل ‎cdiketopyrrolopyrrolyl‏ إيثوكسي داي ثيوفينيل ‎cethoxydithiophenyl‏ أمينو ‎camino‏ تراي فينئيل أمينو ‎ctriphenyl amino‏ كربوزوليل ‎ccarbozolyl 5‏ إييلين داي أوكسي ثيوفينيل ‎«ethylene dioxythiophenyl‏ داي أوكسي قيوفينيل
‎«dioxythiophenyl‏ أو فوليربنيل 11001©0/1. وهكذا يمكن أن تتضمن طبقة نوع بي المستخدمة في الجهاز الفلطائي ضوئي الخاص بالاختراع الحالي على سبيل المثال أي من المواد الجزيئية الناقلة للثقوب الإلكترونية» البوليمرات أو البوليمرات المشتركة المذكورة ‎il‏ ‎od ith 5d id Ld Ja) mid 4d) Lind della rp pn (pana‏ ‎«((m-MTDATA) 4,4 4"-tris(methylphenylphenylamino)triphenylamine 5‏ )0 وف ونث ن " -تتراكيس (4-ميث أوكسي فينيل)-بنتزيدين ‎N,N,N’,N"-tetrakis(4-methoxyphenyl)-‏ ‎((MeOTPD) benzidine‏ 5 5 -داي (باي فينيل-4-إيل)-2؛ 2-يباي ثيوفين -5,5 ‎«(BP2T) di(biphenyl-4-yl)-2,2"-bithiophene‏ نء؛ ن “-1ط-[1 ‎«(JE‏ “-داي فينيل]-1ء 1 -باي فينيل)-4؛ 4 -داي أمين ‎N.N'-Di-[(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl]-1,1"-biphenyl)-‏ ‎«(Di-NPB) 4,4'-diamine 0‏ ن» ن * -داي (نافثالين -1-إيل)-ن؛ ن *-داي فينيل-بنزيدين -11,11 ‎(a-NPB) di(naphthalen-1-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine‏ 4« 4 4*'- ترس - ز(ن- (نافثالين -2-إيل)-ن ‎did‏ أمين)تراي فينيل أمين ‎4"-tris-(N-(naphthylen-2-y1)-N-‏ '4,4 ‎((TNATA) phenylamine)triphenylamine‏ 9 9- بيس[4- (ن؛ ن -بيس-باي فينيل-4-إيل- أمينو)فينيل]-911 -فوليرين ‎9,9-bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluorene‏ ‎(BPAPF) 5‏ 4؛ 4-بيس -(ن-ن -داي فينيل أمينو)-تترا فيئيل ‎4,4-bis-(N,N-diphenylamino)-‏ ‎PEDOT:PSS ¢(4P-TPD) tetraphenyl‏ و 2 22 7 7 -تتراكيس - (ن» ن -داي -بي -ميثوكسي فينيل أمين)9» 9" -سبيروباي فوليرين. يمكن تدميم طبقة نوع-بي؛ على سبيل المثال بترتبوتيل بيريدين ‎tertbutyl pyridine‏ و ليثيوم بيس(تراي فلورو ميثاني سوفونيل)إيميد . يمكن تدميم طبقة نوع-بي لزيادة كثافة الثقوب الإلكترونية 0 19ن1016-00«9. يمكن تدميم طبقة-بي على سبيل المثال بنتروسونيوم تترا فلورو بورات ‎Nitrosonium tetrafluoroborate‏ (11007)؛ لزيادة كثافة الثقوب الإلكترونية. في أمئلة أخرى؛ يمكن أن تتضمن طبقة نوع-بي ناقل ثقوب إلكترونية غير عضري ‎morgane‏ ‎-hole transporter‏ على سبيل المثال» يمكن أن تتضمن طبقة نوع-بي ناقل ثقوب إلكترونية غير عضوي يحوي أكسيد نيكل ‎coxide of nickel‏ فانديوم» نحاس» موليبدينوم؟ ,005011 ‎Cul, CuBr,‏ مس ‎CuO,‏ أو ‎CIS‏ بيروفسكايت؛ سليكون لا متبلور ؛ شبه موصل من المجموعة الرابعة من
نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الثالثة والخمسين نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الثانية والستين نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الحادية والسبعين نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الرابعة والستين نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الخامسة والستين نوع-بي؛ وشبه موصل من المجموعة الثانية والخمسين نوع بي؛ التي قد تكون مادة غير عضوية مطلية أو غير مطلية. يمكن أن تكون طبقة نوع-بي طبقة مدمجة من ناقل الثقوب الإلكترونية غير العضوي المذكور. يمكن أن تتضمن طبقة نوع-بي على سبيل المثال ناقل ثقوب إلكترونية غير عضوي يتضمن أكسيد نيكل؛ فاناديوم» نحاس أو موليبدينوم؟ ‎Cul, CuBr, CuSCN, C20, CuO‏ أو ‎Si ¢CIS‏ لا متبلور ؛ شبه موصل من المجموعة الرابعة من نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الثالثة والخمسين نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة الثانية والستين نوع-بي؛ شبه موصل من المجموعة 0 الحادية والسبعين نوع-بي»؛ شبه موصل من المجموعة الرابعة والستين نوع-بي؛ شبه ‎rage‏ من المجموعة الخامسة والستين نوع-بي؛ وشبه موصل من المجموعة الثانية والخمسين نوع بي؛ التي قد تكون مادة غير عضوية مطلية أو غير مطلية. يمكن أن تتضمن طبقة نوع-بي على سبيل ‎JU‏ ناقل ثقوب إلكترونية غير العضوي يتم اختياره من ‎Cul, CuBr, CuSCN, Cuz0, CuO‏ و 5. يمكن أن تكون طبقة نوع-بي طبقة مدمجة من ناقل الثقوب الإلكترونية غير العضوي 5 المذكور. يمكن أن يكون لمنطقة نوع-بي سمك من 50 نانومتر إلى 1000 نانومتر. على سبيل المثال؛ يمكن أن يكون لمنطقة النوع-بي سمك من 50 نانومتر إلى 500 نانومتر أو من 100 نانومتر إلى 0 نانومتر. في الأجهزة الفلطية الضوئية متعددة الوصلات الموصوفة ‎Lad‏ سبق؛ يفضل أن يكون لمنطقة النوع-بي 112 للخلية الفرعية الأولى سمك من من 200 نانومتر إلى 300 نانومتر؛ 0 والأفضل 250 نانومتر تقريباً. في الأجهزة الفلطية الضوئية متعددة الوصلات الموصوفة ‎Las‏ سبق؛ تتضمن منطقة النوع-إن في الخلية الفرعية الأولى طبقات نوع-إن واحدة أو أكثر. ‎Lila‏ ما يكون لمنطقة النوع-إن طبقة نوع- إن» أي طبقة نوع-إن وحيدة. في أمثلة أخرى؛ مع ذلك؛ يمكن أن تتضمن منطقة النوع-إن طبقة نوع-إن وطبقة منع إكسيتون نوع-إن منفصلة أو طبقة منع ثقوب إلكترونية.
طبقة منع الإكسيتون هي مادة ذات فجوة نطاق أوسع من المادة الحساسة للضوء ‎photoactive‏ ‎ematerial‏ ولكن إما أن يكون لها نطاق توصيل أو نطاق تكافؤ متطابق بإحكام مع تلك التي للمادة الحساسة للضوء. إذا تمت محاذاة نطاق التوصيل (أو أدنى مستويات طاقة مدارية جزئية ‎molecular orbital energy‏ غير مشغولة) لطبقة منع الإكسيتون بإحكام مع نطاق التوصيل للمادة الحساسة للضوء؛ يمكن للإلكترونات أن تمر من المادة الحساسة للضوءٍ إلى وخلال طبقة منع الإكسيتون؛ أو خلال طبقة منع الإكسيتون وإلى داخل المادة الحساسة للضوء؛ ونحن نصطلح على ذلك بطبقة منع الإكسيتون من نوع-إن. مثال ذلك هو باثوكويروين ‎¢(BCP) bathocuproine‏ كما وصف في ‎P.
Peumans, A.
Yakimov, and S.
R.
Forrest, “Small molecular weight organic‏ ‎Masaya Hirade, and thin-film photodetectors and solar cells” J.
Appl.
Phys. 93, 3693‏ ‎Chihaya Adachi, “Small molecular organic photovoltaic cells with exciton blocking 10‏ ‎layer at anode interface for improved device performance” Appl.
Phys.
Lett. 99, 153302‏ )42011 طبقة نوع-إن هي طبقة من مادة ناقلة للإلكترون (أي نوع-إن). يمكن أن تكون مادة النوع-إن مركب أو مادة عنصرية نوع-إن وحيدة؛ أو مزيج من مركبين أو مادتين عنصربتين نوع-إن اثنتين 5 أو أكثرء والتي قد تكون مطلية أو غير مطلية بعناصر طلي واحدة أو أكثر. يمكن أن تتضمن طبقة نوع-إن المستخدمة مادة نوع-إن غير عضوية أو عضوية. يمكن اختيار مادة نوع-إن غير عضوية مناسبة من أكسيد معدني؛ كبريتيد معدني ‎metal‏ ‎¢sulphide‏ سالينيد معدني ‎selenide‏ 006101»؛ تيلوريد معدني ‎cmetal telluride‏ بيروفسكايت؛ سليكون لا متبلورء شبه موصل من مجموعة نوع-إن الرابعة؛ شبه موصل من مجموعة نوع إن 0 الثالثة والخمسين؛ شبه موصل من المجموعة الثانية والستين نوع-إن؛ شبه موصل من المجموعة الحادية والسبعين نوع-إن» شبه موصل من المجموعة الرابعة والستين نوع-إن؛ شبه موصل من المجموعة الخامسة والستين نوع-إن؛ وشبه موصل من المجموعة الثانية والخمسين نوع-إن؛ يمكن أن تكون أيا منها مطلية أو غير مطلية. يمكن اختيار مادة النوع-إن من أكسيد معدني؛ كبريتيد معدني؛ سالينيد معدني؛ تيلوريد معدني؛ 5 سليكون لا متبلور» شبه موصل من مجموعة نوع-إن الرابعة؛ شبه موصل من مجموعة نوع إن
الثالثة والخمسين؛ شبه موصل من المجموعة الثانية والستين نوع-إن؛ شبه موصل من المجموعة الحادية والسبعين نوع-إن» شبه موصل من المجموعة الرابعة والستين نوع-إن؛ شبه موصل من المجموعة الخامسة والستين نوع-إن؛ وشبه موصل من المجموعة الثانية والخمسين نوع-إن؛ يمكن أن تكون أيا منها مطلية أو غير مطلية. الأكثر مثالية؛ أن يتم اختيار مادة النوع-إن من أكسيد معدني؛ كبربتيد معدني؛ سالينيد معدني؛ وتيلوريد معدني. وهكذاء؛ يمكن أن تتضمن طبقة نوع-إن مادة غير عضوية من أكسيد تاتينيوم»؛ قصدير؛ زنك؛ نيوبيوم؛ تانتالوم؛ ‎(uni‏ إنديوم؛ جاليوم؛ نيوديميوم؛ بالاديوم؛ أو كادميوم؛ أو أكسيد مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة. على سبيل المثال» يمكن أن تتضمن طبقة نوع-إن .7102 ‎ZnO, NbyOs, Taz05, WO3, 117205, In203, Gax03, Nd203, PbO, 0‏ ,58002 أو 000 . تتضمن مواد نوع-إن مناسبة ‎(AT‏ يمكن استخدامها كبريتيدات كادميوم» قصدير؛ نحاس؛ أو زنك؛ ‎La‏ في ذلك كبريتيدات مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة. على سبيل ‎«JE‏ يمكن أن يكون الكبريتيد ,5805 ,815 ,805 ‎CdS, ZnS,‏ ,د15 أو ب70805ي0 . يمكن أن تتضمن طبقة نوع-إن على سبيل المثال سالينيد كادميوم» قصدير» إنديوم؛ أو جاليوم أو 5 سالينيد مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة؛ أو تيلوريد كاديوم» قصدير؛ كادميوم أو قصديرء أو تيلوريد مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة. على سبيل ‎JE‏ يمكن أن يكون السالينيد ,©5(ه00)00.0. ‎Wits‏ يكون التيلوريد ‎telluride‏ تيلوريد كادميوم؛ ‎li)‏ كادميوم أو قصدير. على سبيل المثال يمكن أن يكون التيلوريد 007+6. يمكن أن تتضمن طبقة نوع-إن على سبيل ‎sabe JU‏ غير عضوية يتم اختيارها من أكسيد 0 تاتينيوم»؛ قصدير؛ زنك؛ نيوييوم؛ تانتالوم؛ تنجستن؛ إنديوم؛ جاليوم؛ نيوديميوم؛ بالاديوم؛ كادميوم؛ أو أكسيد مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة؛ كبربتيد كادميوم»؛ قصدير؛ نحاس» زنك أو كبريتيد مزيج من اثنين أو ‎SST‏ من الأملاح المذكورة؛ سالينيد كادميوم» قصدير» إنديوم؛ جاليوم أو سالينيد مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة؛ أو تيلوريد كادميوم» زنك؛ كادميوم أو قصدير؛ أو تيلوريد مزيج من اثنين أو أكثر من الأملاح المذكورة.
— 9 3 — تتضمن أمثلة لأشباه موصلات أخرى يمكن أن تكون مواد نوع-إن مناسبة؛ على سبيل المثال إن كانت مطلية-إن؛ أشباه موصلات عنصرية أو مركبة من المجموعة الرابعة؛ سليكون لا متبلور؛ أشباه موصلات من المجموعة الثالثة والخمسين (أرسينيد جاليوم ‎gallium arsenide‏ على سبيل المثال) أشباه موصلات من المجموعة الثانية والستين (سالينيد كادميوم ‎cadmium selenide‏ على سبيل المتال) ؛ أشباه موصلات من المجموعة الحادية والسبعين (كلوريد نحاسوز ‎cuprous‏ ‎chloride‏ على سبيل المثال)؛ أشباه موصلات من المجموعة الرابعة والستين ‎alla)‏ رصاص ‎lead selenide‏ على سبيل المتال) أشباه موصلات من المجموعة الخامسة والستين (تبلوريد بزموت ‎bismuth telluride‏ على سبيل المثال)؛ وأشباه موصلات من المجموعة الثانية والخمسين (آرسينيد كادميوم ‎cadmium arsenide‏ على سبيل المثال). 0 مثالياً؛ تتضمن طبقة النوع-إن :110. عندما تكون طبقة نوع-إن مادة غير عضوية؛ على سبيل المثال ,110 أو أي مواد أخرى من المذكورة ‎calle‏ فإنها يمكن أن تكون طبقة مدمجة للمادة غير العضوية المذكورة. يفضل أن تكون طبقة النوع-إن طبقة مدمجة من ‎TiO‏ ‏يمكن استخدام مواد نوع-إن أخرى أيضاً؛ ‎La‏ في ذلك مواد ناقلة للإلكترون عضوية وغير عضوية؛ 5 1 وإلكترودات . تتضمن أمثلة مناسبة؛ ولكن دون اقتصار على فوليرين أو مشتق فوليرين » مادة عضوية ناقلة للإلكترون تشمل بيربلين أو مشتقه؛ أو بولي (آنءن0-بيس (2- أوكتيل دوديسيل)- نافتالين-1؛ 4 ‎S‏ 8 بيس (داي كريبوكسي أميد)-2؛ 6-داييل]-بديل-5؛ 2-0 0-بي ثيوفين)). على سبيل ‎(JU‏ يمكن أن تتضمن منطقة النوع-إن طبقة نوع-إن تتضمن واحداً أو أكثر من سي 60 ‎si CTO 70 av «C60‏ 48 084 بي سي بي إم ‎C70-PCBM «C60-PCBM‏ ¢ ‎C84-PCBM ~~ 0‏ وأنابيب كريون نانوية ‎.carbon nanotubes‏ يمكن ان يكون لمنطقة النوع-إن سمك من من 5 نانومتر إلى 1000 نانومتر. حيث تتضمن منطقة النوع-إن طبقة مدمجة من شبه موصل من نوع-إن؛ يكون للطبقة المدمجة سمك من 5 نانومتر إلى 200 نانومتر. في الجهاز الفلطائي ضوئي متعددة الوصلات الموصوف ‎Lil‏ يفضل
— 0 4 — أن يكون لمنطقة النوع-إن 111 للخلية الفرعية الأولى 110 سمك من 10 نانومتر إلى 1000 نانومتر؛ والأفضل 20 نانومتر إلى 40 نانومترء والأفضل ‎Ladd‏ 30 نانومتر تقريباً. فى الأجهزة الفلطية الضوئية متعددة الوصلات الموصوفة ‎Lil‏ يمكن أن تتضمن المنطقة الوسطى 0 طبقات توصيل بيني واحدة أو أكثر. على سبيل ‎(JU)‏ يمكن أن تحوي طبقة توصيل بيني أكسيد موصل شفاف مثل أكسيد قصدير إنديوم أو أكسيد زنك مطلي بألومنيوم ‎aluminium doped‏ ‎zine oxide‏ (20ه)ء كربونات ‎carbons‏ (جرافين ‎graphene‏ على سبيل المثال)؛ أسلاك نانوية معدنية ‎metal nanowires‏ إلخ . مثالياًء تتضمن المنطقة الوسطى طبقة توصيل بيني تتكون من أكسيد قصدير إنديوم تعمل كطبقة ‎Bole)‏ تجميع ‎.recombination layer‏ يفضل أن يكون لطبقة التوصيل البيني من أكسيد قصدير إنديوم سمك من 10 نانومتر إلى 60 نانومتر؛ والأفضل سمك 0 من 50 نانومتر تقريباً. يحتوي الإلكترود الخلفي 2 مثالياً معدن مهام شاقة ‎Jie‏ الذهب ‎(Au) gold‏ الفضة ‎silver‏ ‎«(Ag)‏ النيكل ‎¢(Ni) nickel‏ البالاديوم ‎«(Pd) palladium‏ البلاتينيوم ‎(Pt) platinum‏ أو ا لألومنيوم ‎-(Al) aluminium‏ بنية الجهاز - إلكترود شفاف ‎Transparent Electrode‏ في الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات الموصوف سابقاً؛ يكون الإلكترود الأول/الأمامي 1 هو الإلكترود المجهز على ذلك الجانب أو السطح للجهاز الفلطائي ضوئي المعد لأن يتعرض ‎egal‏ الشمس. ومن يم يتطلب الأمر أن يكون الإلكترود الأول 101 ‎STE‏ يعظم إرسال الضوء خلال الإلكترود إلى الطبقات الحساسة ‎pall‏ للخليتين الفرعيتين الأولى والثانية 0 110, 120 المجهزتين تحته؛ بينما يكون ذا موصلية كهريائية كافية. تحديداً؛ بالنسبة لأجهزة متعددة الوصلات»؛ يجب أن يرسل الإلكترود الأول نسبة كبيرة من الضوءٍ عبر النافذة البصرية الكاملة (أي من 400 نانومتر إلى 1200 نانومتر في الطول الموجي) حي يكون إرسال أطوال موجية أطول ذا أهمية كبيرة لتحقيق كفاءات تحويل قدرة مفيدة.
يتكون الإلكترود الأول 101 إذاً من مادة ذات مقاومة فرخ من 10 أوم لكل ‎gare‏ (و9/8) إلى 100 أوم لكل ‎pipe‏ ومتوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء من 785 على الأقل (أي يرسل 785 على الأقل من الضوءٍ من 400 نانومتر إلى 1200 نانومتر في الطول الموجي). الأفضل؛ أن يتكون الإلكترود الأول 101 من مادة ذات مقاومة فرخ تساوي أو تقل عن 50 أوم لكل مربع ومتوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء أكبر من 7190 والأفضل أن يكون ذا متوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء من 795 على الأقل. تتضمن مواد مناسبة بشكل خاص للاستخدام كإلكترود أمامي شفاف أكسيدات موصلة شفافة. الأكسيدات الموصلة الشفافة هي أكسيدات معدنية مطلية تكون موصلة للكهرياء وذات امتصاص منخفض نسبياً للضوء. يمكن أن يكون لطبقة من مادة أكسيد موصل شفاف أكبر من 780 إرسالية 0 للضوءٍ الساقط ‎Sid‏ عن موصليات أعلى من “10 سيمنز/سم (أي مقاومة من 107~ ©.سم) لنقل حامل كفوء. تتضمن أمثلة مواد مادة أكسيد موصل شفاف المناسبة أكسيد قصدير إنديوم؛ أكسيد زنك مطلي بالألومنيوم ؛ أكسيد قصدير مطلي بالفلورين ‎(FTO) fluorine doped tin oxide‏ ؛ أكسيد زنك مطلي بالإنديوم ‎((IZO) indium-doped zinc oxide‏ ثاني أكسيد تاتينيوم مطلي ‎asm silly‏ ‎(Nb:TiO2) niobium-doped titanium dioxide‏ إلخ. يفضل أن يتضمن الإلكترود الأول 101 13 لطبقة من أكسيدات موصلة شفافة. على سبيل المثال» يمكن أن يتضمن الإلكترود الأول 101 لطبقة من أكسيد قصدير إنديوم. عندما يتكون الإلكترود الأول 101 من طبقة من أكسيد قصدير إنديوم يفضل أن يكون للطبقة سمك من 100 نانومتر إلى 0 نانومتر؛ والأفضل من 150 نانومتر. تنطوي تقنيات تقليدية لتوليف طبقات مواد مادة أكسيد موصل شفاف مثالياً على عملية تتفيل 0 مجنيترون ‎.magnetron sputtering process‏ مع ‎«dll‏ توجد معوقات مختلفة لاستخدام تتفيل المجنيترون التقليدي عند ترسيب طبقات مواد مادة أكسيد موصل شفاف. تحديداً؛ بينما يلتقط تتفيل تقليدي للمجنيترون إلكترونات حرة في مجال مغناطيسي ‎magnetic field‏ فوق السطح المستهدف مباشرة؛ تظل البلازما الناتجة منتشرة نسبياً ويجب من ثم أن تكون طاقة عالية من أجل إنتاج طبقات بجودة كافية. يؤدي استخدام بلازما عالية الطاقة في عملية تتفيل مجنيترون تقليدية إلى 5 ارتطام ذرات هدف عالية الطاقة بسطح الركيزة ما يمكن أن يؤدي إلى تلف لو كان سطح الركيزة
حساساً؛ كما سيكون عليه الحال عندما تتضمن الركيزة مادة عضوية. بينما من الممكن خفض القدرة وبذلك يتم خفض طاقة البلازما المستخدمة في العملية؛ فإن ذلك يقلل من جودة الطبقات المترسبة بالتتفيل التقليدي للمجنيترون؛ ما ينتج بنيات مضطرية/غير منتظمة بعيوب يمكن أن تعمل كمصايد بها تقل حركة الحاملة؛ ما يزيد من المقاومة ويضعف الإرسال.
بالنتيجة؛ من أجل أن يكون مؤهلاً للاستعانة بمادة عضوية ناقلة للشحنة في منطقة النوع-بي للخلية الفرعية الأولى 0. من دون الحاجة لطبقة مخمد غير عضوية ‎inorganic buffer layer‏ واقية إضافية؛ يستعين المبتكرون الحاليون من عملية تتفيل تنطوي على بلازما منتجة عن بعد لترسيب طبقة مادة أكسيد موصل شفاف كإلكترود أول 101. يشير المصطلح ‎Ld‏ منتجة عن بعد" إلى بلازما لا يعتمد توليدها على تتفيل الهدف (كما هي الحالة في تتفيل مجنيترون تقليدي).
يتم توجيه البلازما المنتجة عن بعد إلى هدف التتفيل بواسطة مجال كهرومغناطيسي مشكل ينتجه زوج من مغناطيسين ما يؤدي إلى بلازمات عالية الكثافة ‎em”)‏ !101 على سبيل المثال) تغطي بشكل موحد كامل منطقة السطح للهدف. يفصل استخدام البلازما المنتجة عن بعد لعملية ترسيب التتفيل توليد البلازما عن انحيازها إلى ‎cag‏ ويذلك يمكن من توليد بلازما متخفضة الطاقة في النهاية ‎Alle‏ الكثافة (عالية بما يصل 5 إلى ‎x 10 em™‏ 5). في هذا الصدد؛ باستخدام تتفيل بلازما عن بعد؛ تكون طاقة الأيونات في البلازما ‎Bale‏ في منطقة من 30 إلى 50 إلكترون فلط؛ ما لن يكون كافياً للرشرشة من الهدف في عملية تتفيل مجنيترون تقليدية. باستخدام تتفيل بلازما عن بعد؛ يكون من الممكن إِذاً تنفيذ الانحياز إلى الهدف. لقد اكتشف المبتكرون الحاليون إن تلك العملية للتتفيل خفيضة الطاقة لا تمنع فقط تلك الركيزة؛ 0 ولكنها تنتج أيضاً طبقة من مادة أكسيد موصل شفاف ذات ترتيب نطاق قصير جيد ويأقل عيوب من حيث الكفاءة ويذلك تحسن من حركية الحامل والإرسال الضوئي للطبقة الناتجة عند مقارنتها بطبقات أنتجها تتفيل مجنيترون تقليدي. وهذا مهم بشكل خاص بالنسبة لأجهزة فلطية ضوئية متعدد الوصلات فيها يكون من المهم أن تصل أكبر ضوءٍ ممكن إلى الطبقات المتعددة الحساسة للضوء داخل الجهاز.
تحديداً؛ بالنسبة للطبقة التمثيلية ‎salad‏ أكسيد موصل شفاف؛ سوف يحسن هذا التحسين في جودة الطبقة الناتجة من حركية الحامل بينما يحد أيضاً من تركيز الحامل ‎~1x10% em?)‏ على سبيل المثال) لتحسين إرسال أكبر من 790 للضوء المرئي وتحت الحمراء (أي ضوءٍ فوق 400 نانومتر في الطول الموجي) بينما يظل يوفر مقاومة منخفضة ‎~7x107 Q.om)‏ على سبيل المثال» تساوي مقاومة فرخ من -50أوم/مريع لطبقة من ~150 نانومتر سمكاً).
باستخدام تقينات تقليدية؛ تتطلب طبقات مادة أكسيد موصل شفاف التي تحقق تلك السمات إما كثافات قدرة عالية الرشرشة للهدف (ومن ثم تلف شديد) أو تلدين بدرجة حرارة عالية أثناء توليفهاء
وهي أمر لا يتوافق مع الركائز التي تحوي مواداً تكون حساسة بالتالي لدرجات الحرارة العالية. إضافة لذلك؛ يسمح استخدام بلازما منتجة عن بعد لعملية ترسيب التتفيل بالتحكم بشكل جيد في 0 بنية طبقة مادة أكسيد موصل شفاف الناتجة بتعديل/توليف أي قدرة للبلازماء الانحياز الواقع على ‎bag)‏ ضغط غاز التتفيل. يغير تعديل قدرة البلازما من كثافة أيون البلازماء بينما سوف يؤثر تعديل الانحياز للهدف على طاقة الرشرشة؛ ويمكن أن يؤثر تعديل الضغط على كل من التفاعلية والطاقة الحركية للقطع الواصلة عند الركيزة. على سبيل ‎(JU‏ يمكن هكذا تحكم من إنتاج طبقة لا متبلورة متغايرة؛ كثيفة من ‎sale‏ أكسيد موصل شفاف ذات ترتيب نطاق قصير جيد وعيوب قليلة؛ 5 ما سيجعلها مناسبة بالتالي للاستخدام كطبقة حاجزة لحماية الطبقات التي تحتها. تحديداً؛ يمنع نقص العيوب وحواجز الحبيبات دخول الرطوية خلال طبقة مادة أكسيد موصل شفاف. بالمثل؛ يمكن هكذا تحكم أيضاً من إنتاج طبقات مادة أكسيد موصل شفاف تتدرج بين بنية لا متبلورة وبنية بلورية. يمكن إذا أن توفر الأجزاء اللا متبلورة طبقة حاجزة بينما توفر الأجزاء البلورية موصلة محسنة. ‎dle‏ على ذلك؛ يمكن استخدام هذا التحكم في إزالة إجهاد طبقة مادة أكسيد موصل 0 شفاف أثناء الترسيب» ما يؤدي إلى طبقة أكثر رسوخاً؛ أقل احتمالية للتشقق؛ وذات التصاقية بينما تتعلق الأمثلة الموصوفة آنفاً بطبقة مادة أكسيد موصل شفاف للاستخدام كإلكترود أمامي للجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات؛ يكون لطبقات مادة أكسيد موصل شفاف السمات المفيدة الناتجة عن استخدام البلازما المنتجة عن بعد لعملية ترسيب التتفيل تكون قابلة للتطبيق بنفس 5 القدر على أجهزة ضوئية إلكترونية ‎optoelectronic devices‏ أخرى ؛ بما في ذلك أجهزة فلطية
ضوئية أحادة الوصلة؛ أجهزة باعثة للضوء ‎light emitting devices‏ إلخ. علاوةً على ذلك؛ بينما تتعلق الأمثلة الموصوفة ‎Lal‏ باستخدام طبقة ‎sale‏ أكسيد موصل شفاف التي يتم ترسيبها على منطقة النوع-بي للخلية الشمسية المؤسسة على بيروفسكايت؛ فإنها قابلة للتطبيق بنفس القدر على بنية معكوسة يتم فيها ترسيب طبقة مادة أكسيد موصل شفاف على مادة من نوع-إن.
بالنتيجة؛ يتوفر أيضاً جهاز فلطائي ضوئي يتضمن طبقة حساسة للضوء؛ طبق من مادة عضوية ناقلة للشحنة فوق الطبقة الحساسة للضوء؛ وطبق من مادة أكسيد موصل شفاف يكون قد تم ترسيبها على طبقة المادة العضوية الناقلة للشحنة حيث يكون لطبقة ‎sale‏ أكسيد موصل شفاف مقاومة فرخ مساوية أو أقل من 50 أوم لكل مريع ومتوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء بأكبر من 790 (أي ترسل 790 على الأقل من الضوء فوق 400 نانومتر في الطول الموجي)؛
0 وبفضل أن تكون ذات متوسط إرسال للضوء المرئي وتحت الحمراء من 795 على الأقل. إضافة ‎cally‏ تم ‎Lad‏ تجهيز طريقة لإنتاج جهاز فلطائي ضوئي تتضمن ترسيب طبقة حساسة للضوء؛ ترسيب طبقة من مادة عضوية ناقلة للشحنة على الطبقة الحساسة للضوء؛ وترسيب طبق من مادة أكسيد موصل شفاف على المادة العضوية الناقلة للشحنة باستخدام تتفيل بلازما عن بعد. من المفيد؛ في تلك الطريقة» أن يتم إجراء خطوة ترسيب طبقة ‎ale‏ أكسيد موصل شفاف في درجات
5 حرارة دون 1009مئوية. إضافةٌ لذلك؛ لا تتطلب تلك الطريقة أيضاً خطوة إضافية يتم فيها تلدين الطبقة المترسبة من مادة أكسيد موصل شفاف في درجات حرارة من 2009مئوية أو أعلى. في أمثلة مفضلة؛ تتضمن الطبقة الحساسة للضوء مادة بيروفسكايت حساسة للضوء. بنية الجهاز -مادة البيروفسكايت
0 في الأجهزة الفلطية الضوئية متعددة الوصلات الموصوفة عاليه؛ تتضمن الخلية الفرعية الأولى 0 منطقة حساسة للضوء تحوي مادة بيروفسكايت. يتم تكوين مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوءٍ في الخلية الفرعية الأولى 110 لكي تعمل كماص/محسس للضوء داخل المنطقة الحلساسة للضوء. يمكن من ثم أن يكون لمادة البيروفسكايت فجوة نطاق من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكترون ‎cals‏ والأفضل من 1.65 إلكترون فلط إلى 1.70 إلكترون فلط. تضمن الخلية
— 5 4 — الفرعية الثانية وصلة السليكون متغايرة ومن ثم يفضل أن تكون ذات فجوة نطاق من حوالي 1.1 إلكترون فلط. يفضل؛ أن تكون ‎sale‏ البيروفسكايت بالصيغة العامة (1): ‎[AIBI[X]3‏ 0 حيث [ه] هي كاتيونات أحادية التكافؤ ‎monovalent cations‏ واحدة أو أكثر « ‎[B]‏ هي كاتيونات غير عضوية واحدة أو أكثر ‎٠»‏ [3] هي أنيونات هاليد ‎halide anions‏ واحدة أو أكثر . يفضل أن تتضمن ‎[X]‏ أنيونات هاليد واحدة أو أكثر يتم اختيارها من فلوريد ‎(fluoride‏ كلوريد ‎«chloride‏ بروميد ‎cbromide‏ وأيوديد 100:06 وبفضل اختيارها من كلوريد؛ بروميد؛ وأيوديد. الأفضل أن تتضمن ‎[X]‏ أنيونات هاليد واحدة أو أكثر يتم اختيارها من بروميد وأيوديد. في بعض | لأمثلة يفضل أن تتضمن ‎[X]‏ أيوني هاليد مختلفين مختارين من فلوريد ‘ كلوريد + ‎‘lag‏ وأيوديد ‘ وبفضل اختيارها من كلوريد؛ بروميد وأيوديد؛ والأفضل أن تتضمن بروميد وأيوديد. يفضل أن تتضمن ‎[A]‏ كاتيونات عضوية واحدة أو أكثر يتم اختيارها من ميل أمونيوم ‎methylammonium‏ (*:11:1111©) فورماميديدنيوم ‎((HC(NH)2)2*) formamidinium‏ وايثيل أمونيوم ‎ethyl ammonium‏ (011:011:1111:7)؛ ويفضل أن تتضمن كاتيون عضوي ‎organic‏ ‎cation 15‏ واحد يختار من ميثيل أمونيوم ‎(CHsNH3*)‏ ¢ وفورماميديدنيوم ‎(HC(NH)2)2*)‏ . يمكن أن تتضمن ‎[A]‏ كاتيونات غير عضوية ‎inorganic cations‏ واحدة أو أكثر تختار من ‎Rb+, Cut,‏ ,+ ‎Pd+, Pt+, Ag+, Au+, Rh+,‏ و ‎Ru+‏ . يفضل أن تتضمن ‎[B]‏ كاتيون غير عضوي مكافئ واحد على الأقل يختار من ‎Pb‏ و *507 ؛ ون . أن ‎een‏ +12طم, 0 فى أمثلة مفضلة؛ يكون لمادة البيروفسكايت الصيغة العامة: ‎(i) AN BX 1y)3‏
‎A Cus‏ هو فورماميدينيوم؛ ‎A‏ هو كاتيون سيزيوم؛ ‎B‏ هو ‎X Pb‏ هو أيوديد و 72 هو بروميد؛ ‎x > 1 dag‏ > 0و 1 > ل > 0 . في تلك التجسيدات المفضلة؛ يمكن أن تتضمن مادة البيروفسكايت إذاً مزيجاً من كاتيونين اثنين أحاديي التكافو. إضافة لذلك؛ في التجسيدات المفضلة؛ يمكن أ؛ تتضمن مادة البيروفسكايت ]13 إما أنيون أيوديد وحيد أو مزيج من أيونات أيوديد وبروميد. _لقد اكتشف المبتكرون الحاليون إنه يمكن أن يكون لمواد البيروفسكايت تلك فجوات نطاق فيما بين من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكترون فلط وإنه يمكن تكوين طبقات من مواد البيروفسكايت تلك بسهولة بهيئات وأطوار بلورية مناسبة. الأفضل؛ أن تكون مادة البيروفسكايت 06315 رخ[ ‎-yBry‏ ‏من أجل تجهيز أجهزة فلطية ضوئية عالية الكفاءة. يجب تعظيم امتصاص الماص بشكل نموذجي 0 كي يولد قدراً جيداً من التيار. بالنتيجة؛ عند استخدام بيروفسكايت كماص في جهاز أو خلية فرعية فلطية ضوئية؛ يجب أن يكون سمك طبقة البيروفسكايت مثالياً في ترتيب من 300 إلى 600 نانومتر؛ من أجل امتصاص أقصى ضوء للشمس عبر الطيف المرئي. مثالياً ‎IY‏ يكون سمك طبق مادة البيروفسكايت أكبر من 100 نانومتر. يمكن أن يكون سمك طبقة مادة البيروفسكايت في الجهاز الفلطائي ضوئي على سبيل ‎JE)‏ من 100 نانومتر إلى 1000 نانومتر. يمكن أن يكون 5 سمك طبقة ‎sale‏ البيروفسكايت في الجهاز الفلطائي ضوئي على سبيل المثال من 200 نانومتر إلى 700 نانومتر؛ ويفضل من 300 نانومتر إلى 600 نانومتر. في الأجهزة الفلطية الضوئية متعددة الوصلات الموصوفة أعلاه؛ يفضل أن يكون للطبقة المستوية من ‎sale‏ البيروفسكايت 113 في المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 سمك من 350 نانومتر إلى 450 نانومتر» والأفضل من 400 نانومتر تقرباً. 0 بنية الجهاز - جانبية سطح الخلية الفرجية الثانية عند تطوير جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات بيروفسكايت-على-سليكون متكامل بأسلوب أحادي الليثية يكون أحد أهم الاعتبارات هو السطح البيني بين خلية البيروفسكايت الفرعية ‎perovskite sub-cell‏ والخلية الفرعية السفلية المتاخمة من السليكون البلوري. في هذا الصدد؛ كما وصف في ‎Schneider, B.W.‏ و آخرين و ‎Filipic, M.‏ وآخرين المشار إليهما من قبل؛ تميز 5 الخلايا الشمسية من السليكون البلوري التجارية التقليدية أسطحاً منسوجة يتم تصميمها لتقليل
الانعكاس وزيادة طول المسار الضوئي؛ بتلك الأنسجة السطحية التي تتكون ‎Bile‏ من أهرامات موزعة بشكل عشوائي؛ تعد بالتخريش على طول ‎ang‏ الأسطح المستوية البلورية؛ أو أهرامات معكوسة منتظمة. توجد تلك الأسطح المنسوجة إذاً مشاكل كبيرة لمعالجة أجهزة فلطية ضوئية لبيروفسكايت-على-سليكون متكاملة بأسلوب أحادي الليثية؛ حيث يكون السمك الكلي للخلية الفرعية للبيروفسكايت ‎Bale‏ مماثل لخشونة السطح المنسوج. على سبيل المثال؛ ‎Bale‏ ما تكون خشونة سطح الخلية الشمسية التقليدية من السليكون البلوري في حدود 500 نانومتر إلى 10 ميكرون؛ بينما يكون سمك خلية بيروفسكايت ‎Bale‏ أقل من 1 ميكرون. تحديداً؛ بينما يحاول ‎Schneider, B.W.‏ وآخرون و ‎Filipic, M.‏ وآخرون نمذجة ‎LA‏ ترادفية لبيروفسكايت--على- سليكون ‎Led‏ يتم ترسيب خلية فرعية لبيروفسكايت غشاء رقيق متكيف على السطح الأمامي 0 المنسوج لخلية فرعية سفلية من سليكون» لا تستهدف الوثيقة طريقة لتحقيق هذا الترسيب المتكيف. علاوةً على ذلك يذكر .© ‎Bailie,‏ وآخرون إن تطوير خلية ترادفية أحادية الليثية تدمد خلية علوية بيروفسكايت سوف يحتاج على الأرجح لتسوية الخلية السفلية السليكونية السطحية (أي لتقليل خشونة السطح/إزالة أي نسيج سطحي ‎(surface texture‏ بالنتيجة؛ يستعين مثال العمل السابق الوحيد للجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات 5 لبيروفسكايت-على-سليكون المتكامل بأسلوب أحادي الليثية خلية فرعية سفلية سليكونية ذات سطح علوي مستوي من أجل تبسيط ترسيب البيروفسكايت؛ رغم إدراك إن ذلك يقلل من كفاءة خلية السليكون الفرعية السفلية (انظر ‎Mailoa, TP.‏ وآخرين المشار إليهم سابقاً). بينما تحتال تلك المقارية على المشاكل المرتبطة بترسيب خلية البيروفسكايت؛ فإن ذلك سوف يتطلب الصقل الميكانيكي ‎LIAN‏ الشمسية للسليكون البلوري التقليدية من أجل إنشاء سطح مستوء وبذلك تزيد 0 تكاليف المعالجة وتقل كفاءة خلايا السليكون. على النقيض من ذلك؛ اكتشف المبتكرون الحاليون إنه من الممكن إنتاج جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات من بيروفسكايت-على-سليكون متكامل بأسلوب أحادي الليثية ما يحافظ على غالبية فوائد الكفاءة الناشئة عن وجود نسج للسطح العلوي للخلية الفرعية السفلية السليكونية بينما يمكن أيضاً من ترسيب الطبقات التي تتضمن الخلية الفرعية العلوية للبيروفسكايت بهيئات مناسبة. 5 تحديداً؛ اكتشف المبتكرون الحالييون هيئة سطح مفيدة للسطح العلوي للخلية الفرعية السفلية
السليكونية تسمح بالترسيب المتكيف على نحو مباشر لطبقات الخلية الفرعية العلوية للبيروفسكايت
‎Lay‏ تسمح أيضاً بزيادة في كفاءة خلية السليكون الفرعية السفلية لما يقارب 71 عند مقارنتها بخلية
‏فرعية سفلية سليكونية ذات سطح علوي غير منسوج؛ مستو.
‏في هذا الصدد؛ قدر المبتكرون الحالييون إنه من الممكن الحصول على ترادف وظيفي عند ترسيب خلية البيروفسكايت الفرعية على خلية فرعية سفلية سليكونية من أجلها يتم نسج السطح المتاخم
‏لخلية البيروفسكايت الفرعية بمتوسط خشونة لأقل من 500 نانومتر. كما وصفنا من قبل؛ في
‏سياق الأجهزة الفلطية الضوئية على أساس سيليكوون يشير المصطلح 'منسوج” إلى سطح جهاز تم
‏إنشاء هيئة سطحية اصطناعية غير مستوية عليه بشكل مقصود؛ على سبيل المثال باستخدام
‏عملية تخريش ‎process‏ عمتطعاء.
‏0 قدر المبتكرون الحالييون ‎Lad‏ إنه يفضل متوسط خشونة ما بين 50 و 450 نانومتر؛ حيث ييسر ذلك ترسيب طبقات خلية البيروفسكايت الفرعحية من دون خسارة الفوائد التي يوفرها نسج سطح للخلية الفرعية السفلية السليكونية تماماً. تحديداً» يرجح أن ينتج متوسط خشونة ما بين 100 و 0 نانومتر أقصى كفاءة للأجهزة؛ بناءً على البيروفسكايت الخاص المستخدم وسمك طبقة البيروفسكايت المراد ترسيبها فوق خلية السليكون السفلية. في التجسيدات التمثيلية الموصوفة في
‏5 تك الوثيقة؛ يكون متوسط الخشونة المفضل لسطح خلية السليكون الفرعية السفلية المتاخم لخلية البيروفسكايت الفرعية من 200 نانومتر إلى 400 نانومتر. من المفضل إذاً أن يكون لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 0 متوسط خشونة أقل من 500 نانومتر. والأفضل أن يكون لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 0 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110 متوسط خشونة ما بين 50 نانومتر و 450 نانومتر. في
‏0 تجسيد ‎(ate‏ يكون لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110 متوسط خشونة ما بين 100 نانومتر و 400 نانومتر؛ والأفضل أن يكون ذات متوسط خشونة ما بين 200 نانومتر و 400 نانومتر. في أمثلة مفضلة؛ يكون لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 0 خشونة بمتوسط جذر تربيعي أقل من أو يساوي 50 نانومتر. من المفضل أيضاً أن يكون
لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110 خشونة قمة-إلى-قمة من 100 نانومتر إلى 400 نانومتر؛ ويفضل 250 نانومتر تقريباً. علاوةً على ‎cell)‏ من المفضل أن يكون لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110 متوسط تباعد بين القمم من 10 ميكرون إلى 50 ميكرون؛ ويفضل 25 ميكرون تقريباً. أكثر من ذلك؛ من الفضل إن يكون لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110 هيئة تموج (أي أن يكون للهيئة شكل أو مخطط موجي؛ بحيث تكون التغيرات في ارتفاع السطح ملساء إلى حدٍ كبير). ومن ثم يتم ترسيب الطبقات التي فوق الخلية الفرعية الثانية 120 (طبقات التوصيل البيني 130 والطبقات التي تشكل الخلية الفرعية الأولى 110 على سبيل المثال) كطبقات متواصلة ومتكيفة إلى حدٍ كبير تتكيف مع السطح المتاخم للخلية الفرعية الثانية 120. 0 على سبيل المثال؛ يوضح الشكل 5 تخطيطياً (بغير مقياس) مثالاً محدداً لهيئة سطح الخلية الفرعية الثانية 120 فيه يكون للسطح المنسوج متوسط خشونة أقل من 500 نانومتر (أي فوق طول عينة؛ ‎¢(L‏ خشونة القمة-إلى-القمة 250 نانومتر ‎(li‏ خشونة بمتوسط جذر تربيعي 50 نانومتر ‎Lugs‏ ومتوسط التباعد بين القمم 25 ميكرون تقريباً. إضافة لذلك» يمكن أيضاً رؤية إن لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110 هيئة متموجة بحيث 5 تكون التغيرات في ارتفاع السطح ملساء إلى حدٍ كبير. بنية جهاز بديلة- عام في الأمثلة الموصوفة عاليه؛ يمكن اعتبار الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات أحادي الوجه؛ بحيث يتم تكوينه فقط لكي يجمع الضوء ويولد الكهرياء من خلال وجهه الأمامي المعرض 0 للضوء. مع ذلك؛ فغالبية السمات الموصوفة سابقاً يمكن تطبيقها بنفس القدر على جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات ذي وجهين يجمع الضوء ويولد الكهرياء من خلال كلا وجهيه؛ الوجه الأمامي المعرض للشمس والوجه الخلفي. تحديداً؛ أدرك المبتكرون الحالييون إنه يمكن تكوين الجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات في بنية ذات وجهين؛ مع خلية فرعية على أساس
بيروفسكايت»؛ إضافية تجهز تحت الخلية الفرعية الثانية من أجل تعزيز كفاءة تحويل الطاقة للخلية الفرعية الثانية ‎Lad‏ يتصل ‎pally‏ الممتص من الجانب الخلفي للجهاز. يوضح الشكل 6 إذاً تخطيطياً جهازاً فلطياً ضوئياً متعدد الوصلات متكامل بأسلوب أحادي الليثية ذا وجهين 100 يتضمن خلية فرعية أولى/علوية 110 تتضمن منطقة حساسة ‎squall‏ تتضمن مادة بيروفسكايت؛ خلية فرعية ثانية/وسطى 120 تتضمن وصلة سليكون متغايرة؛ وخلية فرعية ثالثة/سفلية 140 تتضمن منطقة حساسة للضوءٍ تحوي ‎sale‏ بيروفسكايت. للجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات 100 بنية متكاملة بأسلوب أحادي الليثية ومن ثم تتضمن إلكترودين» إلكترود أمامي/أول 101 وإلكترود خلفي/ثاني 102 مع تجهيز الخلية الفرعية الأولى 110( الخلية الفرعية ‎atl‏ 120( والخلية الفرعية الثالثفة 140 بين هذين الإلكترودين. ‎aan‏ تكون الخلية 0 الفرعيةالأولى 110 في تماس مع الإلكترود الأول 101( وتكون الخلية الفرعية الثالثة 140 في تمامس مع الإلكترود الثاني/الخلفي 102« ويتم تجهيز الخلية الفرعية الثانية 120 بين الخلية الفرعية الأولى 110 والخلية الفرعية الثالثة 140. حيث إن البنية المتكاملة بأسلوب أحادي ‎monolithically integrated structure ddl‏ تتضمن إلكترودين فقط فيتم توصيل الخليتين الفرعيتين الأولى والثانية 110 120 إحداهما بالأخرى 5 بمنطقة وسطى أولى 130 تضم طبقات توصيل بيني واحدة أو ‎«SH‏ ومن ثم يتم توصيل الخليتين الفرعيتين الثانية ‎dal,‏ 120 140 إحداهما بالأخرى بمنطقة وسطى ثانية 150 تتضمن طبقات توصيل بيني واحدة أو أكثر. بالأجهزة الموصوفة أعلاه؛ يتم تكوين مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الأولى 110 لكي تعمل كماص/محسس ضوءٍ داخل المنطقة الحساسة للضوء. من ثم 0 يفضل أن يكون لمادة البيروفسكايت فجوة نطاق من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكترون فلط والأفضل من 1.65 إلكترون فلط إلى 1.70 إلكترون فلط. يفضل من ثم أن يكون للخلية الفرعية الثانية التي تتضمن وصلة سليكون متغايرة فجوة نطاق من حوالي 1.1 إلكترون فلط. يتم أيضاً تكوين مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الثالثة 140 لكل تعمل كماص/محسس ضوء داخل المنطقة الحساسة للضوء؛ ومن ثم يفضل أن تكون ذات فجوة نطاق
من 1.50 إلكترون فلط إلى 1.75 إلكترون فلط» والأفضل من 1.65 إلكترون فلط إلى 1.70 إلكترون فلط. يمكن إذاً أن تكون مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء في الخلية الفرعية الثالثة 140 هي نفس مادة البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء في الخلية الفرعية الأولى 110 أو قد تكون مختلفة عن ‎sale‏ البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للضوء في الخلية الفرعية الأولى 110. على أية حال؛ يفضل أن تتوافق ‎sale‏ البيروفسكايت في المنطقة الحساسة للخلية الفرعية الثالثة 0 مع مواد البيروفسكايت المفضلة الموصوفة في تلك الوثيقة. يوضح الشكل 7 مثالاً أكثر تفصيلاً لجهاز فلطائي ضوئي متعددة الوصلات متكامل بأسلوب أحادي الليثية 100. في مثال الشكل 7 تتوافق بنية المنطقة الحساسة للخلية الفرعية الأولى 110 0 مع تلك الموصوفة بالرجوع إلى والموضحة في شكل 3. تتضمن المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الثالثة 140 )13 منطقة حساسة يتم فيها تجهيز مادة البيروفسكايت الحساسة للضوءٍ كطبقة مستوية 143. تتضمن المنطقة الحساسة للضوء للخلية الفرعية الثالثة 140 ‎Load‏ منطقة نوع-إن 2 تتضمن طبقة نوع-إن واحدة على الأقل» منطقة نوع-بي 141 تتضمن طبقة نوع-بي واحدة على الأقل؛ والطبقة المستويى من مادة البيروفسكايت 143 مجهزة بين منطقة النوع-إن ومنطقة 5 النوع-بي. في هذا التجهيز؛ تعتبر الطبقة المستوية من مادة البيروفسكايت 143 في الخلية الفرعية الثالثة 0 بدون مسامية مفتوحة. مثالياً؛ تكون طبقة مادة البيروفسكايت 143 بدون مسامية مفتوحة في تماس مع كل من منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي؛ ومن ثم تكون وصلة متغايرة مستوية مع كل من منطقة النوع-إن ومنطقة النوع-بي. يمكن إذاً وصف الخلية الفرعية الثالثة 140 بأنها تمتلك 0 بنية وصلة متغايرة مستوية. كما لاحظنا من قبل؛ بافتراض إن الخلية الفرعية الثانية/الوسطى 120 تتضمن وصلة سليكون متغايرة فيها يكون الماص الحساس للضوء سليكون متبلور نوع إن 121 ويكون الباعث سليكون غير متبلور نوع-بي 122 يتم تجهيز الخلية الفرعية الأولى/العلوية 110 للجهاز الفلطائي ضوئي متعدد الوصلات 100 بحيث تكون منطقة النوع-إن 111 متاخمة للخلية الفرعية الثانية 120.
بعبارة أخرى» تكون منطقة النوع-إن 111 تالية للخلية الفرعية الثانية 120 ومن ثم تكون أقرب للخلية الفرعية الثانية 120 ‎lee‏ هي لمنطقة النوع-بي 112. ‎danas‏ هي منطقة النوع-إن 111 للخلية الفرعية الأولى 110 التي تمس المنطقة الوسطى الأولى 130 التي تصل الخلية الفرعية الأولى 110 بالخلية الفرعية الثانية 120. تكون منطقة النوع-بي 112 للخلية الفرعية الأولى 110 إِذاً في تماس مع الإلكترود الأولى 101. يعمل الإلكترود الأمامي/الأول 101 ‎TY‏ كإلكترود موجب (يجمع الثقوب الإلكترونية). بالمثال» بافتراض إن الخلية الفرعية الثانية/الوسطى 120 تتضمن وصلة سليكون متغايرة فيها يكون ‎(alll‏ الحساس للضوء سليكون متبلور نوع-إن 121 وتكون طبقة مجال السطح الخلفي سليكون غير متبلور نوع-إن 125؛ يتم تجهيز الخلية الفرعية الثالثة/السفلية للجهاز الفلطائي ضوئي متعددة 0 الوصلات 100 بحيث تكون منطقة النوع-بي 141 متاخمة للخلية الفرعية الثانية 120. بعبارة أخرى» تكون منطقة النوع-بي 141 تالية للخلية الفرعية الثانية 120 ومن ثم تكون أقرب للخلية الفرعية الثانية 120 منها إلى منطقة النوع-إن 142. تحديداً؛ هي منطقة النوع-بي 141 للخلية الفرعية الثالثة 140 التي تمس المنطقة الوسطى الثانية 150 التي تصل الخلية الفرعية الثالثة 140 بالخلية الفرعية ‎dull‏ 120. يمكن اعتبار الخلية الفرعية الثالثة 140 )13 معكوسة عند مقارنتها 5 بالخلية الفرعية الأولى 110؛ حيث سيتم عكس الترتيب الذي فيه يتم ترسيب الطبقات على الخلية الفرعية الثانية 120 أثناء التصنيع. تكون منطقة النوع-إن 142 للخلية الفرعية الثالثة 140 إذاً في تماس مع الإلكترود الثاني 102؛ ومن ثم يعمل الإلكترود الثاني/الخلفي 102 كإلكترود سالب (يجمع الإلكترونات). في الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ذي الوجهين يمكن أن تكون كل من منطقة النوع- 0 بي 141 ومنطقة النوع-إن 142 بنفس التركيبة والبنية كما منطقة النوع بي 112 ومنطقة النوع- إن 111 ذوي الصلة للخلية الفرعية الأولى 110. ‎Say‏ يمكن أن تكون كل من منطقة النوع بي 1 ومنطقة النوع-إن 142 بتركيبة وبنية مختلفة عن منطقة النوع-بي 112 ومنطقة النوع-إن 1 للخلية الفرعية الأولى 110. في أية حالة؛ يمكن اختيار تركيبة ‎dung‏ كل من منطقة النوع- بي 141 ومنطقة النوع-إن 142 للخلية الفرعية الثالثة 140 على سبيل ‎JU‏ من بين تلك
— 3 5 — الموصوفة في تلك الوثيقة ‎Lad‏ يتصل بمنطقة النوع-بي 112 ومنطقة النوع-إن 111 للخلية الفرعية الأولى 110. في جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات ذي وجهين يجب أن يكون الإلكترود الثاني/الخلفي 2 شبه شفاف أو شفاف من أجل السماح بإرسال الضوء خلال الطبقات الحساسة للضوءء في الجهاز. ومن ثم يفضل أن يكون الإلكترود الثاني/الخلفي 102 بنفس تركيبة وبنية الإلكترود
الأول/الأمامي 101 أو بتركيبة مشابهة. يمكن إذاً اختيار تركيبة وبنية الإلكترود الثاني/الخلفي 2 من بين تلك الموصوفة في تلك الوثيقة فيما يتصل بالإلكترود الأول 101. من المفضل ‎Load‏ أن يكون لسطح 128 الخلية لافرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفعرية الثالثة 0 نفس الهيئة السطحية كما لسطح 127 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية
0 الأولى 110 أو هيئة سطحية مشابهة. ومن ثم يفضل أن تكون الهيئة السطحية لسطح 128 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الثالثة 140 كما تم وصفها سابقاً ‎Lad‏ يتصل بسطح 7 الخلية الفرعية الثانية 120 المتاخم للخلية الفرعية الأولى 110. أمثلة
5 في الأمثلة المفصلة ‎Lad‏ يلي؛ تم الحصول على خلايا فرعية لوصلة سليكون بلورية متغايرة من نوع-إن سابقة التوليف عليها تم بسط صقل كيماوي مخصص علي السطح الأمامي/العلوي متبوعاً بطبقة مطلية بدثار من أكسيد قصدير إنديوم كطبقة توصيل بيني. ومن ثم تم تنظيف السطح الأمامي/العلوي لخلية السليكون الفرعية المتغايرة باستخدام معالجة بلازما أكسجين ‎oxygen‏ ‎.plasma‏
0 بالنسبة لأجهزة متعددة الوصلات؛ تم بعد ذلك ترسيب طبقة من مادة نوع إن على سطح أمامي/علوي للخلية الفرعية لوصلة السليكون المتغايرة باستخدام تفجير بخاري حراري. بعد ذلك؛ تم تكوين طبقة من مادة بيروفسكايت بالصيغة :(2:ه:11870003؛ حيث ‎MA‏ هو ميثيل أمونيوم ‎(CH3NH3*) methlyammonium‏ بترسيب طلاء حلزوني من محلول. في تلك الأمظة؛ تم وزن
بواكير صلبة لمواد البيروفسكايت ومزجها معاً في قارورة. ثم تم تحميل هذا المزيج في صندوق قفازي حيث تمت إضافة مذيب. ثم تم تشطيب الخلية بترسيب طبقة رقيقة من ‎Bale‏ نوع-بي بطلاء حلزوني من محلول؛ وإلكترودات ذهبية نسقية بترسيب بخار مادي. يظهر الشكلان 8 و 9 منحنيات 5-1 وسمات الجهاز المحتسبة لعينات ‎LAN‏ الفرعية لوصلات ‎S‏ السليكون البلوري المتغايرة من النوع-إن عند قياسه كجهاز وحيد الوصلة تحت إشعاع شمسي محاكى كتلة هواء 1.5عالمي (100[ميجاوات/سم2). كفاءات تحويل القدرة المحتسبة ‎calculated‏ ‎power conversion‏ (0) لكل من تلك الخلايا الفرعية لوصلة السليكون المتغايرة هي 717 تقريباً. في المقارنة؛ يظهر الشكلان 10 و 11 إذاً منحنيات 5-1 وسمات الجهاز المحتسبة لأجهزة متعددة الوصلات تتضمن كل منها خالية فرعية على أساس بيروفسكايت متكاملة بأسلوب أحادي الليثية 0 على خلايا فرعية لوصلة سليكون متغايرة بلورية من النوع-إن. كفاءات تحويل القدرة المحتسبة (0) لتلك الأجهزة متعددة الوصلات هي 720.1 و 7220.6؛ الكسب الصافي في الكفاءة قرابة 73 زيادة عن الخلايا الفرعية لوصلة السليكون المتغايرة البلورية. سيكون مفهوماً إنه يمكن استخدام الأصناف الفردية الموصوفة سابقاً منفردة أو مجتمعة مع أصناف أخرى في الأشكال أو الموصوفة في التوصيف وإن لا يتطلب الأمر استخدام الأصناف المذكورة في نفس العبارة مثل بعضها البعض أو نفس الأشكال مثل بعضها البعض مجتمعة مع بعضها البعض. ‎Ble‏ على ذلك؛ رغم إنه قد تم وصف الاختراع الحالي من حيث التجسيدات المفضلة المذكورة ‎Lill‏ فيجب أن يفهم إن تلك التجسيدات هي إيضاحية فقط. سوف يكون أولئك المهرة في الفن قادرين على إجراء تعديلات وبدائل في ضوء الكشف التي تعتبر واقعة ضمن نطاق عناصر 0 الحماية الملحقة. على سبيل المثال؛ سوف يدرك أولئك المهرة في الفن إنه بينما تتعلق التجسيدات المحددة الموصوفة آنفاً للاختراع الحالي بأجهزة فلطية ضوئية ذات بنية متعددة الوصلات؛ فإنه يمكن تطبيق أوجه للاختراع الحالي بنفس القدر على أجهزة وحيدة الوصلة تحتاج لترسيب طبقة من بيروفسكايت حساس للضوءٍ على سطح خشن نسبياً. على سبيل المثال الإضافي؛ سوف يدرك أولئك المهرة في الفن إنه بينما تتعلق جميع التجسيدات الموصوفة آنفاً للاختراع الحالي بأجهزة
— 5 5 — فلطية ضوئية؛ فإنه يمكن تطبيق أوجه للاختراع الحالي بنفس القدر على أجهزة بصرية كهربائية أخرى ‎٠‏ في هذا الصدد؛ يتمضن المصطلح ‎Brea"‏ بصرية كهريائية ‎"optoelectronic devices‏ أجهزة فلطية ضوئية؛ صمامات ثنائية ضوئية ‎light emitting diodes‏ (بما في ذلك ‎A‏ شمسية)؛ ترانزيستورات ضوئية 010100:20515)0:5» مضخمات ضوثية ‎cphotomultipliers‏ مقاومات ضوئية ‎photoresistors 5‏ وصمامات ثنائية باعثة ‎gull‏ إلخ. تحديداً؛ بينما في التجسيدات الموصوفة آنفاً يتم استخدام مادة البيروفسكايت الحساسة للضوء كماص/محسس ضوءء فإنها يمكن أن تعمل أيضاً كمادة باعثة للضوءٍ باستقبال شحنة؛ سواء إلكترونات أو ثقوب إلكترونية؛ تتجمع ‎Be‏ أخرى لاحقاً وتبعث الضوء . قائمة التتابع ‎١ fr 1 0‏ الضوء 'ب " 3 20 ‎Al‏ ‎Ti 0 2 'z'‏ ‎A‏ " نانو متر ‎OW‏ ميكرومتر 5 خلية فرعية :5 ‎"y‏ خط الوسط ' مساحة مز" سم2 'ي " ‎Vo Cc‏ ‎Sl 20‏ " قلط ‎"J‏ مللي أمبير / ‎2p‏
‎Jsc "a‏ أن" ‎FF‏ ‏س" ‎Eff‏ ‏ع 01/0/06 ف" أوم
اص" تيار [خ] قا فطلم ‎Vmp "y‏ ‎Imp "OE‏
ات" ‎Pmax‏ ‏اث" 01/0156 خ ‏ ميللي أمبير لذ" ميللي وات ‎Isc "a‏
111 مدمج1102 ‎HTM 112‏

Claims (1)

  1. عناصر الحماية
    1- جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ يتضمن:
    خلية فرعية أولى مجهزة فوق خلية فرعية ثانية؛
    حيث تتضمن الخلية الفرعية الأولى منطقة النوع-« تتضمن طبقة النوع-« واحدة على الأقل؛
    منطقة نوع-م تتضمن طبقة ‎pgs‏ واحدة على الأقل» ومنطقة حساسة للضوء ‎photoactive‏ ‏5 «منوء: تتضمن طبقة من مادة بيروفسكايت ‎perovskite material‏ دون مسامية مفتوحة يتم
    تجهيزها بين منطقة النوع-« ومنطقة النوع-م وتشكل ‎dag‏ متغايرة مستوية | ‎planar‏
    ‎heterojunction‏ مع واحدة أو كلا من منطقة النوع-« ومنطقة النوع-م؛
    ‎Cua‏ تكون ‎sale‏ البيروفسكايت ‎perovskite material‏ بالصيغة العامة (1أ):
    ‏دمر أت) تل ‎(in) AA‏
    ‏0 حيث يشتمل ‎A‏ على واحد أو أكثر من الكاتيونات ‎cations‏ العضوية المختارة من كاتيون فورماميدينيوم ‎11001110٠: (FA) formamidinium cation‏ وكاتيون ‎ethyl موينومأ Ji)‏ ‎«(CH3CHoNH;Y) (EA) ammonium cation‏ يشتمل ‎A”‏ على واحد أو أكثر من الكاتيونات ‎cations‏ غير العضوية المختارة من ‎<Ag* Pt" «Pd* «Cu* (Rb* «Cs*‏ “سف ‎«Ru* 5 «Rh*‏ يشتمل 3 على كاتيون ‎cation‏ غير عضوي ثنائي التكافؤ واحد على الأقل يشمل ‎X Pb?‏ هو
    ‏5 أيوديد ‎giodide‏ ”1 هو بروميد ‎bromide‏ وحيث 1 > «> 0و 1 >7 >0؛ و حيث تضم الخلية الفرعية الثانية ‎diag‏ سيليكون متغايرة ‎¢(SHJ) silicon heterojunction‏ حيث ينتج الجهاز كسبًا صافيًا في كفاءة تحويل القدرة زيادة عن كفاءة خلية السيليكون الفرعية السفلية ‎silicon sub-cell‏ 00000 في تجهيز وحيد الوصلة.
    ‏20 2- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1؛ حيث يتم تجهيز طبقة ‎sale‏ البيروفسكايت ‎perovskite material‏ كطبقة متواصلة ومتكيفة إلى حدٍ بعيد على سطح يتكيف مع السطح المتاخم للخلية الفرعية الثانية.
    ‏3- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏5 لعنصر الحماية ‎of‏ ويتضمن أيضاً منطقة وسطى مجهزة بين الخلية الفرعية الأولى والخلية الفرعية
    — 5 8 —
    الثانية وتصل بينهماء حيث تتضمن المنطقة الوسطى طبقات توصيل بيني ‎interconnect layers‏
    واحدة أو أكثر .
    4- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    لعنصر الحماية 3 حيث تتضمن كل من طبقات التوصيل البيني ‎interconnect layers‏ الواحدة أو transparent conductor material ‏مادة موصلة شفافة‎ Hi
    5- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    لعنصر الحماية 3 حيث يكون لكل من طبقات التوصيل البيني ‎interconnect layers‏ الواحدة أو أكثر متوسط إرسال للضوء القريب من تحت الحمراء وضوءٍ تحت الحمراء 790 على ا لأقل
    ومقاومة فرخ ‎(Rs) sheet resistance‏ تساوي أو تقل عن 200 أوم لكل مريع (و9/5).
    6- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    لعنصر الحماية 3؛ ‎Cus‏ تتضمن المنطقة الوسطى طبقة توصيل بيني ‎interconnect layer‏ تتكون 5 من أكسيد قصدير إنديوم ‎(ITO) indium tin oxide‏ ويفضل طبقة من أكسيد قصدير إنديوم
    ‎(ITO) indium tin oxide‏ بسمك من 10 نانومتر إلى 60 نانومتر.
    ‏7- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏لعنصر الحماية 1؛ حيث تتضمن منطقة النوع-« طبقة نوع- تتضمن ‎Bale‏ نوع-0 غير عضوية .
    ‏8- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏لعنصر الحماية 7( حيث يتم اختيار مادة النوع-« غير العضوية من أي من:
    ‏أكسيد ‎oxide‏ تاتيتيوم ‎titanium‏ قصدير صن زنك ‎niobium age ezine‏ تانتيلوم ‎ctantalum‏ ‏5 تنجستن ‎ctungsten‏ إنديوم ‎cindium‏ جاليوم ‎¢gallium‏ نيوديميوم ‎(neodymium‏ بالاديوم
    ‎¢palladium‏ كادميوم ‎ccadmium‏ أو أكسيد ‎oxide‏ لمزيج من اثنين أو ‎SST‏ من المعادن المذكورة؛
    — 9 5 — سلفيد ‎sulphide‏ كادميوم ‎cadmium‏ قصدير ‎tin‏ نحاس ‎ccopper‏ زنك ‎of zinc‏ سلفيد ‎sulphide‏ ‏لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادن المذكورة؛ سيلينيد ‎selenide‏ كادميوم ‎ccadmium‏ زنك ‎ezine‏ إنديوم ‎dndium‏ جاليوم ‎gallium‏ أو سيلينيد ‎selenide‏ لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادن المذكورة؛ و تلوريد ‎telluride‏ كادميوم ‎cadmium‏ زنك ‎ezine‏ كادميوم ‎cadmium‏ أو قصدير «00ء أو تلوريد ‎telluride‏ لمزيج من اثنين أو أكثر من المعادن المذكورة. 9- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 7 حيث تضم منطقة النوع-« طبقة النوع-« تحوي ثنائي أكسيد التيتانيوم ‎(TiO) titanium dioxide 0‏ وفضل أن تكون طبقة النوع-« طبقة مدمجة من ثنائي أكسيد التيتانيوم ‎.(TiO2) titanium dioxide‏ 0- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1 ¢ حيث تتضمن منطقة ‎n—g ll‏ طبقة النوع-0 تتضمن مادة النوع-0 عضوية .
    1- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 10؛ حيث يتم اختيار مادة النوع-« العضوية من أي من فوليرين ‎fullerene‏ أو مشتق فوليرين ‎fullerene‏ بيربلين ‎perylene‏ أو مشتقه؛ أو بولي ([0-بيس(2- أوكتيل دوديسيل)-نافتالين-1ء 4 ‎S‏ 8-بيس(داي كريوكسي أميد)-2؛ 6-داييل]-بديل -53؛ 2-0 20— تيطجوفين)) ‎poly{[N,NO-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1,4,5,8-‏ ‎-(P(NDI20OD-T2)) bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,50-(2,20-bithiophene) }‏ 2- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1؛ حيث تتضمن منطقة النوع-« طبقة النوع-«0 بسمك من 20 نانومتر إلى 40 5 نانومتر.
    3- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1؛ حيث تتضمن منطقة النوع-م طبقة نوع-م تتضمن ‎pgs Bale‏ غير عضوية. 4- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 13؛ حيث يتم اختيار مادة النوع-م غير العضوية من أي من: أكسيد ‎oxide‏ نيكل ‎«nickel‏ فاناديوم ‎evanadium‏ نحاس ‎copper‏ أو ل ‎¢molybdenum a‏ 9 يوديد النحاس الأحادي ‎¢(Cul) copper(D) iodide‏ بروميد النحاس الأحادي ‎copper(I) bromide‏ ‎¢(CuBr)‏ ثيوسيانات النحاس الأحادي ‎«(CuSCN) copper(I) thiocyanate‏ أكسيد التحاس لأحادي ‎(Cu20) copper(I) oxide‏ ؛ أكسيد النحاس الثنائي ‎(CuO) copper(II) oxide‏ أو سيلينيد 0 نحاس الإتديوم ‎.(CIS) copper indium selenide‏ 5- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1؛ حيث تتضمن منطقة النوع-م طبقة نوع-م تحوي ‎Bale‏ نوع-0 عضوية. 5 16- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 15؛ حيث يتم اختيار مادة ‎pps‏ العضوية من أي من 2؛ 2 7 7- تتراكيس-(1113- داي -م- ميثوكسي فينيل أمين) 9 9- سبيرو بي فلورين ‎2,2°,7,7tetrakis-‏ ‎¢(spiro-MeOTAD) (N,N-di-p-methoxyphenylamine)9,9’-spirobifluorene‏ بولي (3-هكسيل ثيوفين) ‎poly(3-hexylthiophene)‏ (03111)». بولي[2؛ 1« 3-بنزوثيا ديازول-4؛ 7-داييل[4؛ 0 4-بيس(2-إيثيل هكسيل)-411 سيكلوبنتا[2» 3:5-1؛ ‎١-4‏ إداي ثيوفين-2؛ 6- داييل]] ‎poly[2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b:3,4-‏ ‎«(PCPDTBT) b'ldithiophene-2,6-diyl]]‏ بولي ‎Jaud—N)‏ كريوزول) ‎poly(N-vinylcarbazole)‏ ‎Jo ¢(PVK)‏ )3 4-إيثيلين داي أوكسي ثيوفين)-تترا ميشاكريلات ‎poly(3,4-‏ ‎Js ((PEDOT-TMA) ethylenedioxythiophene)-tetramethacrylate‏ )3 4-إيثيلين داي أوكسي ثيوفين) بولي ستيرين سلفونات | ‎poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene‏
    ‎.(PEDOT:PSS) sulfonate‏
    — 1 6 — 7- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1؛ حيث تتضمن منطقة النوع-م طبقة نوع-م بسمك من 200 نانومتر إلى 300 نانومتر» والأفضل 250 نانومتر.
    8- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1؛ حيث تكون طبقة النوع-« متاخمة للخلية الفرعية الثانية.
    9- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    0 لعنصر الحماية 1؛ ويتضمن أيضاً: إلكترود ‎electrode‏ أول وإالكترود ‎electrode‏ ثان؛ و حيث يتم تجهيز الخلية الفرعية الأولى والخلية الفرعية الثانية بين الإلكترودين ‎electrodes‏ الأول والثاني مع تماس الخلية الفرعية الأولى مع الإلكترود ‎electrode‏ الأول.
    5 20- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 19؛ حيث يكون الإلكترود ‎electrode‏ الأول في تماس مع منطقة النوع-م للخلية الفرعية الأولى.
    1- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    0 لعنصر الحماية 19 حيث يتضمن الإلكترود ‎electrode‏ الأول مادة موصلة للكهرياء ‎electrically‏ ‎conductive material‏ شفافة أو شبه شفافة.
    2- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 19( حيث يتكون الإلكترود ‎electrode‏ الأول من مادة ذات مقاومة فرخ ‎sheet‏
    ‎(Rs) resistance 5‏ تساوي أو تقل عن 50 أوم لكل ‎(Qfsq) gare‏ ومتوسط إرسال للضوء ‎all‏
    — 6 2 —
    وتحت الحمراء لأكبر من 790 ويفضل أن تكون ذات متوسط إرسال للضوء المرئي وتحت ‎shall‏
    من 795 على الأقل.
    3- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    لعنصر الحماية 18 حيث يتكون الإلكترود ‎electrode‏ الأول من طبقة من أكسيد قصدير إنديوم
    (ITO) indium tin oxide ‏ويفضل طبقة من أكسيد قصدير إنديوم‎ ¢(ITO) indium tin oxide
    بسمك من 100 نانومتر إلى 200 ‎jiagili‏ ¢ والأفضل 150 نانومتر.
    4- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً لعنصر الحماية 1 حيث تتضمن المنطقة الحساسة للضوء ‎photoactive region‏ للخلية الفرعية لأولى طبقة من ‎sale‏ بيروفسكايت ‎perovskite material‏ ذات فجوة نطاق من 1.50 إلكترون فلط
    إلى 1.75 إلكترون فلطء ويفضل من 1.65 إلكترون فلط إلى 1.70 إلكترون فلط.
    5- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً 5 لعنصر الحماية 1 حيث تكون مادة البيروفسكايت ‎perovskite material‏ هي بلطو رات
    -yBry
    6- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    لعنصر الحماية 1؛ حيث تتضمن الخلية الفرعية الثانية خلية فرعية ذات وجهين؛ ويتضمن الجهاز ‎Lead 0‏ خلية فرعية ثالثة مجهزة أسفل الخلية الفرعية ‎(All‏ تتضمن الخلية الفرعية الثالثة منطقة
    حساسة للضوء ‎photoactive region‏ تتضمن طبقة من ‎sale‏ بيروفسكايت ‎.perovskite material‏
    7- الجهاز الفلطائي الضوئي متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    لعنصر الحماية 26 حيث تتضمن المنطقة الحساسة للضوء ‎photoactive region‏ للخلية الفرعية 5 التالثة طبقة من ‎sale‏ بيروفسكايت ‎perovskite material‏ تكون هي نفسها مادة البيروفسكايت
    — 6 3 —
    ‎perovskite material‏ الخاصة بالمنطقة الحساسة للضوء ‎photoactive region‏ للخلية الفرعية
    ‏الأولى أو مختلفة عنها.
    ‏8- الجهاز الفلطائى الضوئى متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏5 لعنصر الحماية 26» حيث تكون الخلية الفرعية الأولى ذات بنية منتظمة ‎regular structure‏
    ‏وتكون الخلية الفرعية ‎BAN‏ ذات بنية معكوسة ‎.inverted structure‏
    ‏9- الجهاز الفلطائى الضوئى متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏لعنصر الحماية 26 ويتضمن أيضاً منطقة وسطى إضافية مجهزة بين الخلية الفرعية الثالثة 0 والخلية الفرعية الثانية وتصل ‎caging‏ حيث تتضمن المنطقة الوسطى الإضافية أيضاً طبقات
    ‏توصيل بيني ‎interconnect layers‏ إضافية واحدة أو أكثر.
    ‏0- الجهاز الفلطائى الضوئى متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏لعنصر الحماية 29 حيث يفضل أن تتكون كل من طبقات التوصيل البيني ‎interconnect layers‏ الإضافية الواحدة أو ‎JST‏ من مادة موصلة شفافة ‎transparent conductor material‏
    ‏1- الجهاز الفلطائى الضوئى متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏لعنصر الحماية 29 حيث يكون لكل من طبقات التوصيل البيني ‎interconnect layers‏ الإضافية
    ‏الواحدة أو أكثر متوسط إرسال للضوء القريب من تحت الحمراء وضوء تحت الحمراء 790 على 0 الأقل وتساوي مقاومة الفرخ ‎sheet resistance‏ أو تقل عن 200 ‎ast‏ لكل ‎(Q/sq) pre‏
    ‏2- الجهاز الفلطائى الضوئى متعدد الوصلات ‎multi-junction photovoltaic device‏ وفقاً
    ‏لعنصر الحماية 20 حيث تتضمن المنطقة الوسطى طبقة توصيل بيني ‎interconnect layer‏
    ‏إضافية تتكون من أكسيد قصدير إنديوم ‎indium tin oxide‏ (110)؛ وبفضل أن تكون طبقة أكسيد 5 قصدير إنديوم ‎(ITO) indium tin oxide‏ بسمك من 10 نانومتر إلى 60 نانومتر.
    _— 4 6 _— ‎Yau 7‏ ‎ya . 1‏ إلكترود أمامي خلية فرعية | 0 بروفكسينات علوية | ْ منطقةوسيطة | ال "ا خلية فرعية 6 ‎SHY‏ سفلية الكترود خلفى ال لاو ‎١ 6 »‏ es ‏ع‎ ١ ‏أ لأس‎ AYN ‏ض‎ ¢-Si{n) ١١ ٠ ~\Ye Ny ‏؟ أ‎ Y < ” +
    —_ 6 6 —_ “2” +“ [ i HY ork EY Sa $00 roe Uf SO hos 7 ‏محا‎ (7 ae sted CHS 3 Vie meen ١ 05% 0 . ْ 0 7 : or | ‏دده‎ or FOS ARAH) = 1 1 ‏لتلا‎ ‎ir Is & ot ‏شكل آي شكل‎ - Try . 5 wes | TTT Pe ‏رم‎ ‎| CPA RAT EE Boyes & [HERE So) Ns [HI] e200 0 o 1 1s 135 CR RARE ESR ‏الشف‎ Read ‏الصا‎ ‎“= 8 ‏"ثب 6 ب‎ 8 ‏شكل “د‎ AY ‏شكل‎ IY ‏شكل‎
    — 6 7 — «I» ١ 0 : Ye rm] ‏منطقة من النو:‎ EEE ‏با‎ ‏طبقة توصيل بيني‎ ١ \ ‏ب‎ ٠ ‏خلية فرعية‎ ‘t adi ws SH “ry $ ‏ا ض‎ < "
    — 6 8 — ‏م‎ |x Ry = 1 | flor = “5° Sa Rye Iv > yi ~ ‏ت توي»‎ + Feet 3 : ry ATE Sod i ; : RY : 7 i | : a i i Su of i ‏اا إٍْ‎ 4 ٍ : ; ‏إ:ْ‎ : ee TS wT 3 , Sp 3 Sy ® pR¥e ‏ا“‎ “hn > a ll ‏و‎ do o ‏شكل‎
    — 6 9 — i «fn i + 8 a \ v8
    ‎FA J ~‏ م ‎+١4 ِ : Yo‏ ‎٠١‏ إلكترود أمامى ‎ili‏ | إلكترود أمامى شفاف ‎Le Aus‏ ‎he‏ يه فرعيه ‎٠‏ ‏بروفكسينات علوية ‎١'١--‏ | منطقة وسيطة ا
    ‏خلية فرعية ا خلية فرعية 0
    ‎1 = >
    ‎SH)‏ وسطي ‎SH)‏ § وسطي ‎dak |‏ بينية ثانية ‎ve.
    Vor]‏ خلية فرعية ‎Vee] eg Ves‏ بروفكسينات سفلية ‎Ce ‘or‏
    ‎5 | < & \Y | < 7
    ا« ‎“hp? 0 As 7‏ حي ‎hv, ry. “= LR A “dl vA‏ مح ل ‎i‏ ور ص وم بق ‎“J FA‏ | تي ‎og JAY‏ ‎oe ey @ un‏ . 8 أ & ‎y;‏ ‎Fh? 055g ~ 0‏ “لك ‎to‏ ويل . "زوك ‎re Noe‏ ‎o Tu « or nt Ya Ww‏ { - : تش ‎i “Pavers:‏ : سن . ‎Ye lV™‏ ; ا ‎Sp?‏ وجييد ب فق* ‎“ned TLR Pen)‏ ‎ww i Ba co t 0‏ : دب ويج عا ٌ ‎i‏ وى ‎we i CARAS hey‏ 8 ا ل ا ‎oo vd :‏ 7 ٍ كيك اق“ ص
    ‎TY. ١‏ ٍ الح ‎A: Wm i‏ انتمل ‎LE 1 " FE wre Xe | or‏ سم ‎i 50 ws JT :‏ - ; ب ‎yf i T write‏ دمي جالع ‎KF.‏ ‏بعالا © «» | ‎win” FRA‏ ‎ayo‏ ال ‎aT veda‏ م5 كيلا ‎Bove. a. "0. ol i WAY SYA‏ ‎J 1‏ | ألقة افعو بحا 3 كر ءءء ‎x war‏ ‎LL‏ إ ا . صل العا مخومة جا ا ا : ‎A EE)‏ = ند بجح ‎wt‏ ‏3 )417ل ‎CE‏ ليب ”5“ أشي د كمال كا اع سا بي = ‎“ANAL as san i "EVs LY‏ م ‎roo CAVE ASN‏ 118371 & 1 شكل ‏ شكل ‎A‏
    جم ‎Bava E‏ ‎K iyo BaP‏ ‎of § VY $ on‏ ص« ‎“Bava T “pp VY A= ¢‏ ‎om‏ ‎FP‏ ~ وان ‎Uy veg‏ ملا ا ان + و : ‎YT‏ لمن ‎Set‏ نت ‎“a Late gt‏ إٍْ ‎a‏ ل ‎i Ye‏ ‎sp"‏ يي ‎١‏ ان ‎i 2H, i=‏ ‎Cand 5 | CBRL ga -‏ ‎A Ses et : AR slg |‏ نتمم مسف ‎i = aL‏ ‎Ys‏ ¥ ا ‎oT <8 5 ve‏ : ع ‎“Greaves‏ : ‎i 4 (= 0 i 0 ":‏ ‎i AdAvey Tie J‏ ”0“ ‎t — « on {‏ ‎١ 7 .‏ صن :أ # 70 ‎a. : 5 ١ we‏ ‎oy "‏ 5ب أرق ف / ‎i org‏ آٍ 3 مايا ‎4133٠ 2- ¢ . |g ١‏ كا ‎Hap‏ ‏كر فالات ‎sy‏ “جد تدا © ااي ‎Rn‏ تكو ْ ‎ep trewviacd‏ ا ‎i lll 0 lf coi te] /‏ ‎Rai RR A‏ وسوس ميب = ‎oor rE]‏ - ‎z 14, 30%. =P‏ ف > ‎Ye eM YL‏ £ ‎HAP TERA Ares sae‏ 0 كيش = ‎vol GPYYIY Reg‏ ص 1367-7 ‎TE CREATE Tp etd Ee‏ زا 5“ 3 » شكل ف شكل أ
    الحاضهة الهيلة السعودية الملضية الفكرية ‎Swed Authority for intallentual Property pW‏ ‎RE‏ .¥ + \ ا 0 § ام 5 + < ‎Ne‏ ‎ge‏ ”بن اج > عي كي الج دا لي ايام ‎TEE‏ ‏ببح ةا ‎Nase eg‏ + ‎Ed - 2 -‏ 3 .++ .* وذلك بشرط تسديد المقابل المالي السنوي للبراءة وعدم بطلانها ‎of‏ سقوطها لمخالفتها ع لأي من أحكام نظام براءات الاختراع والتصميمات التخطيطية للدارات المتكاملة والأصناف ع النباتية والنماذج الصناعية أو لائحته التنفيذية. »> صادرة عن + ب ب ‎٠.‏ ب الهيئة السعودية للملكية الفكرية > > > ”+ ص ب ‎101١‏ .| لريا ‎1*١ uo‏ ؛ المملكة | لعربية | لسعودية ‎SAIP@SAIP.GOV.SA‏
SA517390525A 2015-06-12 2017-12-12 جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات SA517390525B1 (ar)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1510353.4A GB201510353D0 (en) 2015-06-12 2015-06-12 Multifunction photovoltaic device
GBGB1515444.6A GB201515444D0 (en) 2015-09-01 2015-09-01 Multijunction photovoltaic device
PCT/GB2016/051744 WO2016198898A1 (en) 2015-06-12 2016-06-10 Multijunction photovoltaic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SA517390525B1 true SA517390525B1 (ar) 2023-01-26

Family

ID=56131568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SA517390525A SA517390525B1 (ar) 2015-06-12 2017-12-12 جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20180175112A1 (ar)
EP (1) EP3308401B1 (ar)
JP (2) JP7032933B2 (ar)
KR (1) KR102536664B1 (ar)
CN (2) CN107924933B (ar)
AU (2) AU2016275302B2 (ar)
BR (1) BR112017026718B1 (ar)
MY (1) MY190432A (ar)
SA (1) SA517390525B1 (ar)
WO (1) WO2016198898A1 (ar)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016200897A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-15 The Florida State University Research Foundation, Inc. Single-layer light-emitting diodes using organometallic halide perovskite/ionic-conducting polymer composite
CN109196678B (zh) * 2016-05-09 2022-07-15 株式会社钟化 层叠型光电转换装置和其制造方法
GB2559800B (en) 2017-02-20 2019-06-12 Oxford Photovoltaics Ltd Multijunction photovoltaic device
US20180248061A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 Epic Battery Inc. Stable perovskite solar cell
US10587221B2 (en) * 2017-04-03 2020-03-10 Epic Battery Inc. Modular solar battery
JP6960233B2 (ja) * 2017-03-24 2021-11-05 株式会社カネカ 太陽電池モジュール
CN107623071B (zh) * 2017-08-23 2019-06-21 西安电子科技大学 低温Si与有机叠层的太阳能电池及制备方法
KR102600452B1 (ko) * 2017-10-16 2023-11-10 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양전지
WO2019050185A1 (ko) * 2017-09-05 2019-03-14 엘지전자 주식회사 태양전지 및 그 제조 방법
KR102532143B1 (ko) * 2017-09-12 2023-05-15 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양전지 및 태양전지의 제조 방법
CN110600565A (zh) * 2017-10-31 2019-12-20 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种石墨烯太阳能电池及其制备方法
KR101958930B1 (ko) 2017-11-22 2019-03-19 한국과학기술연구원 일체형 태양전지 및 이의 제조 방법
DE102018212304A1 (de) * 2018-07-24 2020-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Metallorganische Perowskit-Solarzelle, Tandem-Solarzelle sowie Herstellungsverfahren dazu
CN109326717A (zh) * 2018-09-07 2019-02-12 常州大学 一种大面积高效稳定的钝化隧穿有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池及叠层电池
WO2020067780A1 (ko) * 2018-09-28 2020-04-02 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR102586403B1 (ko) * 2018-10-10 2023-10-06 주식회사 엘지화학 유-무기 복합 태양전지의 정공수송층 형성용 조성물, 유-무기 복합 태양전지 및 유-무기 복합 태양전지의 제조방법
CN111199962A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 东泰高科装备科技有限公司 太阳能电池及其制备方法
CN109524552B (zh) * 2018-11-26 2021-01-19 西安交通大学 两步制备仿金字塔形有机-无机杂化钙钛矿膜的方法
CN109524553B (zh) * 2018-11-26 2020-10-27 西安交通大学 绒面均匀钙钛矿膜的液膜速干抑爬原位析晶制备方法
KR102622592B1 (ko) * 2018-12-03 2024-01-10 상라오 신위안 웨동 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양전지
GB201820427D0 (en) * 2018-12-14 2019-01-30 Univ Oxford Innovation Ltd Device interlayer
KR20200075640A (ko) 2018-12-18 2020-06-26 엘지전자 주식회사 텐덤 태양전지
CN109841742A (zh) * 2019-03-28 2019-06-04 信阳师范学院 一种用石墨烯作为导电电极的高稳定性钙钛矿太阳能电池
US20220231233A1 (en) * 2019-04-18 2022-07-21 The University Of North Carolina At Chapel Hill Perovskite solar cells with near-infrared sensitive layers
JP7507383B2 (ja) * 2019-06-07 2024-06-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ４端子タンデム太陽電池
CN110246923B (zh) * 2019-06-29 2024-05-28 深圳黑晶光电技术有限公司 一种串联型钙钛矿/同质结硅叠层太阳能电池及其制备方法
EP3764406A1 (en) 2019-07-11 2021-01-13 Oxford Photovoltaics Limited Multi-junction photovoltaic device
US11489082B2 (en) 2019-07-30 2022-11-01 Epic Battery Inc. Durable solar panels
CN114730812A (zh) * 2019-08-12 2022-07-08 代表亚利桑那大学的亚利桑那校董事会 钙钛矿/硅串联光伏器件
CN110600614B (zh) * 2019-09-19 2021-06-22 南京大学 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳能电池的隧穿结结构
US11437537B2 (en) 2020-03-02 2022-09-06 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Perovskite-silicon tandem solar cell
KR102354315B1 (ko) * 2020-06-05 2022-01-20 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
KR102377621B1 (ko) * 2020-06-05 2022-03-22 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
JP2023531422A (ja) * 2020-06-18 2023-07-24 オックスフォード フォトボルテイクス リミテッド 金属酸窒化物層を有する多接合型光起電デバイス
CN112018207B (zh) * 2020-08-14 2023-02-03 隆基绿能科技股份有限公司 一种叠层太阳能电池及其制备方法
FR3118298B1 (fr) * 2020-12-18 2023-06-23 Commissariat Energie Atomique Structure simplifiee de cellules solaires tandem a deux terminaux ayant un materiau de jonction en oxyde transparent conducteur
US20220199845A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 The University Of Toledo Architecture for Efficient Monolithic Bifacial Perovskite-CdSeTe Tandem Thin Film Solar Cells and Modules
DE102021201746A1 (de) * 2021-02-24 2022-08-25 Karlsruher Institut für Technologie Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
KR20230027628A (ko) 2021-08-19 2023-02-28 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR20230045947A (ko) 2021-09-29 2023-04-05 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2023164718A2 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Metallic reinforced transparent conductive oxides
JP7114821B1 (ja) 2022-03-18 2022-08-08 株式会社東芝 多層接合型光電変換素子及び多層接合型光電変換素子の製造方法
FR3143201A1 (fr) 2022-12-09 2024-06-14 Electricite De France Module photovoltaique bifacial
CN115884648B (zh) * 2023-03-03 2023-05-12 江西省科学院能源研究所 一种有机硅掺杂空穴传输层及钙钛矿太阳能电池制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4410654B2 (ja) * 2004-10-20 2010-02-03 三菱重工業株式会社 薄膜シリコン積層型太陽電池及びその製造方法
JP2011082396A (ja) * 2009-10-08 2011-04-21 Panasonic Electric Works Co Ltd タンデム型有機太陽電池
CN101789458A (zh) * 2010-02-26 2010-07-28 刘莹 变带隙双面透明电极薄膜太阳能电池
JP2012256691A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Sharp Corp 光電変換デバイス
HUE059781T2 (hu) * 2012-09-18 2022-12-28 Univ Oxford Innovation Ltd Optoelektronikai eszköz
US20160190377A1 (en) * 2013-08-06 2016-06-30 Newsouth Innovations Pty Limited A high efficiency stacked solar cell
US20150053259A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Plant PV P-type doping of ii-vi materials with rapid vapor deposition using radical nitrogen
CN203721776U (zh) * 2013-12-06 2014-07-16 山东力诺太阳能电力股份有限公司 一种硅基有机双面受光太阳电池
WO2016012274A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-28 Basf Se Organic-inorganic tandem solar cell
US10535791B2 (en) * 2014-12-03 2020-01-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University 2-terminal metal halide semiconductor/C-silicon multijunction solar cell with tunnel junction
JP6506837B2 (ja) * 2015-03-31 2019-04-24 株式会社カネカ 光電変換装置および光電変換モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
BR112017026718A2 (ar) 2018-08-21
MY190432A (en) 2022-04-21
KR20180026454A (ko) 2018-03-12
JP2018517304A (ja) 2018-06-28
AU2016275302B2 (en) 2021-08-12
US20220384527A1 (en) 2022-12-01
EP3308401A1 (en) 2018-04-18
JP7032933B2 (ja) 2022-03-09
EP3308401B1 (en) 2024-02-21
BR112017026718B1 (pt) 2023-10-31
AU2021266213B2 (en) 2023-04-13
AU2016275302A1 (en) 2018-01-18
WO2016198898A1 (en) 2016-12-15
CN114613805A (zh) 2022-06-10
KR102536664B1 (ko) 2023-05-24
CN107924933B (zh) 2022-04-15
JP2022000910A (ja) 2022-01-04
AU2021266213A1 (en) 2021-12-02
CN107924933A (zh) 2018-04-17
US20180175112A1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SA517390525B1 (ar) جهاز فلطائي ضوئي متعدد الوصلات
US20230420192A1 (en) Method of depositing a perovskite material
Wang et al. Prospects for metal halide perovskite-based tandem solar cells
US11495704B2 (en) Multijunction photovoltaic device
TWI553887B (zh) 嵌入電子傳導激子阻隔層的有機光伏打電池
Yeom et al. Recent progress in metal halide perovskite‐based tandem solar cells
CN112018100A (zh) 一种硅/钙钛矿叠层太阳能电池
WO2019116031A1 (en) Multi-junction photovoltaic device
WO2019048839A1 (en) MULTI-JUNCTION PHOTOVOLTAIC DEVICE
Zhou et al. Suppressing nonradiative losses in wide-band-gap perovskites affords efficient and printable all-perovskite tandem solar cells with a metal-free charge recombination layer
KR102372238B1 (ko) 일체형 탠덤 태양전지 및 그 제조방법
Aftab et al. Quantum junction solar cells: Development and prospects
JP2015526901A (ja) 溶液処理法および真空蒸着法により堆積する活性層を用いた多接合型有機太陽電池
Li et al. Developing the next-generation perovskite/Si tandems: toward efficient, stable, and commercially viable photovoltaics
TWI684296B (zh) 具有採用高玻璃轉換溫度材料之激子障蔽性電荷載體濾波器之穩定性有機光敏性裝置
CN101882664B (zh) 功能层为单层有机材料的有机太阳能电池
Husainat Simulation and Design Implementation of Low-Cost and High-Efficiency Perovskite Solar Cells
Osawemwenze Morphology Analysis of Lead Iodide-and Lead Acetate-Based Perovskite Layers for Solar Cell Application
KR20230038479A (ko) 금속 산질화물 층을 구비한 다접합 광기전 디바이스