分享一张性能分析和故障诊断流程图

文摘   2025-01-04 23:14   浙江  
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在太阳能电池的研究中,如果发现电池的性能不佳,如效率低于预期或存在迟滞现象,可以按照流程图的步骤进行检测和分析,找出问题所在,然后针对性地进行改进,如优化材料的选择、改进制备工艺、调整器件结构等。
该流程图用于太阳能电池或其他半导体器件的性能分析和故障诊断。通过逐步的判断和测量,可以确定器件中可能存在的问题,如离子损失、分流损失、串联电阻损失、自由电荷产生效率低、传输层或活性层的迁移率低、电导率低、接触选择性差、电荷转移不良、提取势垒等。

一、整体结构


流程图从左侧的 “Case 3” 开始,沿着不同的路径分支,通过一系列的判断节点和测量步骤,最终指向不同的结果或问题(以绿色框表示)。

流程中使用了不同颜色的线条和框来区分不同的路径和信息类型:

蓝色框:表示需要进行的测量或检测步骤,例如 “Measure hysteresis and/or current decay (IV)”(测量迟滞和 / 或电流衰减)、“Measure TDCF to check for field - dependent charge generation losses (VI)”(测量 TDCF 以检查场依赖的电荷产生损失)等。

绿色框:表示最终的结果或可能存在的问题,例如 “Ion loss (V)”(离子损失)、“Shunt losses (II)”(分流损失)、“Inefficient free charge generation (VI)”(低效的自由电荷产生)等。

灰色菱形框:表示判断节点,例如 “Mobile ions?”(可移动离子?)、“Low Rsh?”(低并联电阻?)、“High Rse?”(高串联电阻?)等,根据不同的判断结果,流程会沿着不同的路径继续。


二、具体流程路径


    首先判断 “Mobile ions?”(是否有可移动离子):

    如果有可移动离子,接着测量 “hysteresis and/or current decay (IV)”(迟滞和 / 或电流衰减),然后判断 “Large ionic Loss?”(是否有大的离子损失):

    如果有大的离子损失,结果为 “Ion loss (V)”(离子损失)。

    如果没有可移动离子,接着判断 “High slope at Jsc?”(在短路电流密度处是否有高斜率):

    如果是,判断 “Low Rsh?”(低并联电阻?):

    如果是低并联电阻,结果为 “Shunt losses (II)”(分流损失)。

    如果不是低并联电阻,判断 “High Rse?”(高串联电阻?):

    如果是高串联电阻,结果为 “Series resistance losses (VII)”(串联电阻损失)。

    如果不是高串联电阻,判断 “S - shapes?”(是否有 S 形?):

    如果有 S 形,判断 “Doped TL?”(传输层是否掺杂?):

    如果传输层掺杂,接着判断 “ (VIII)”(一个关于传输层和活性层的电流和迁移率的关系式):
    如果满足该关系式,结果为 “ is too low (VIII)”(传输层电导率太低)或 “ is too low (VIII)”(传输层迁移率太低)并进一步列出可能的原因,如 “1. Bad contact selectivity”(1. 不良的接触选择性)、“2. Bad charge transfer between TL and AL”(2. 传输层和活性层之间的不良电荷转移)、“3. Extraction barrier from AL to TL (VIII)”(3. 从活性层到传输层的提取势垒)。

    如果不满足该关系式,测量 “TDCF to check for field - dependent charge generation losses (VI)”(测量 TDCF 以检查场依赖的电荷产生损失),然后判断 “Inefficient free charge generation (VI)”(低效的自由电荷产生):

    如果是低效的自由电荷产生,结果为 “Inefficient free charge generation (VI)”。

    如果不是低效的自由电荷产生,测量 “SCLC or CELIV to check low AL mobility (VIII)”(测量空间电荷限制电流或电荷提取线性增加电压法以检查低活性层迁移率),然后判断 “ (VIII)”(一个关于传输层电导率、短路电流密度、厚度和热电压的关系式):

      如果满足该关系式,结果为 “ is too low (VIII)”(传输层电导率太低)或 “ is too low (VIII)”(传输层迁移率太低),并进一步列出可能的原因,如 “1. Bad contact selectivity”(1. 不良的接触选择性)、“2. Bad charge transfer between TL and AL”(2. 传输层和活性层之间的不良电荷转移)、“3. Extraction barrier from AL to TL (VIII)”(3. 从活性层到传输层的提取势垒)。
      如果不满足该关系式,结果为 “Low AL mobility (VII)”(低活性层迁移率)、“Injection barrier from TL (IV)”(来自传输层的注入势垒)。



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