Китай разрабатывает перовскитные элементы с эффективностью 26,39%, сохраняя 95% заряда после 1100 часов: инновации-технологии-наука:
Исследователи из Китая разработали новый тип перовскитных солнечных элементов, которые обеспечивают более высокую эффективность. Разработанные учеными из Университета Хуацяо, эти перовскитные солнечные элементы обеспечивают эффективность 26,39%.
Исследователи также обнаружили, что эти элементы используют селективный по дыркам промежуточный слой, препятствующий диффузии ионов, для повышения стабильности устройства. Считается, что основной причиной нестабильности перовскитных солнечных элементов является миграция ионов.
Они заявили, что перовскитные солнечные элементы продемонстрировали ограниченный срок службы, в первую очередь из-за диффузии ионов из слоя в слой в гетеропереходе перовскит/легированный дырочно-транспортный слой (HTL), что приводит к падению проводимости в HTL и потере компонентов в перовските.
Сверхтонкая полимерная прослойка
Ученые представили сверхтонкий (~7 нм) полимерный промежуточный слой p-типа (D18) с превосходной способностью блокировать ионы между перовскитом и HTL для решения этих проблем.
Опубликованное в журнале Nature исследование показывает, что сверхтонкий промежуточный слой D18 эффективно ингибирует диффузию лития, метиламмония, формамидия и иодид-ионов из слоя в слой. Кроме того, D18 улучшает выравнивание энергетических уровней на границе перовскита/HTL и способствует эффективному извлечению дырок.
Исследователи также заявили, что полученные перовскитные солнечные элементы достигают эффективности 26,39% (сертифицированная 26,17) и 25,02% с площадями апертур 0,12 и 1,00 квадратных сантиметров соответственно. Примечательно, что устройства сохраняют 95,4% первоначальной эффективности после 1100 часов работы при отслеживании точки максимальной мощности, что, согласно исследованию, представляет собой значительный прогресс в стабильности для высокоэффективных PSC.
Включение дырочно-селективного промежуточного слоя в PSC
Ученые обнаружили, что идея включения дырочно-селективного промежуточного слоя в PSC была вдохновлена топливными элементами с протонообменной мембраной (PEM), где PEM служит проводником протонов, блокируя диффузию других химических веществ. «Чтобы достичь высокостабильных nip PSC с высокой эффективностью, вставленный дырочно-селективный промежуточный слой, как ожидается, будет эффективно транспортировать фотогенерированные дырки и подавлять диффузию ионов», — говорят исследователи.
Исследовательская группа построила промежуточный слой с селективным отверстием из сверхтонкого полимерного материала, известного как PDTBT2T-FTBDT (D18), который, как сообщается, обеспечивает конформное покрытие на поверхности пленки перовскита из-за высокой текучести его разбавленного раствора. Он также имеет согласованное выравнивание уровня энергии с поглотителем перовскита и Spiro-OMeTAD HTL, сообщает PV Magazine.
Чтобы подтвердить эффективность различных полимеров в ингибировании диффузии ионов, исследователи наносили пленки PbBr2 методом центрифугирования раствора PbBr2 (0,4 М) на стеклянные подложки при 2000 об/мин в течение 30 секунд, а затем отжигали при 100 °C в течение 5 минут.
«Полимерные слои наносились методом центрифугирования растворами D18, P3HT и PTAA (2, 4, 6, 10 мг/мл) на пленки PbBr2 при 3000 об/мин в течение 30 с, а затем раствор FAI (0,4 М) наносился методом центрифугирования на пленки PbBr2/D18, PbBr2/P3HT и PbBr2/PTAA при 1700 об/мин в течение 30 с, а затем отжигался при 100 °C в течение 10 мин», — говорят исследователи.
Команда оценила эффективность промежуточного слоя в ингибировании диффузии ионов и обнаружила, что он обеспечивает превосходную производительность по сравнению с наиболее часто используемыми полимерами P3HT и PTAA. Результаты показывают, что слой D18 обладает надежной способностью блокировать ионы при термическом напряжении. D18 находится в тесном контакте с зерном перовскита и границей зерна, обеспечивая конформное покрытие, согласно PV Magazine.
Прочитайте что такое взгляд в будущее
Читайте ещё статьи из Рубрики: инновации-технологии-наука