Металлогалогенидные перовскиты обещаются в солнечных батареях

Краткое изложение текста на русском языке:

В период нескольких лет PCE (КПД) перовскитовых солнечных элементов выросло с менее 4% до более 20% за счет улучшения производительности. Однако коммерциализация таких приложений требует технологий обработки, совместимых с промышленностью, которые позволят преодолеть текущие проблемы стабильности.

Наиболее заметные потери PCE и нестабильность перовскитовых солнечных элементов (PSC) наблюдаются на границах между поглотителем перовскита и слоями переноса заряда. Оптимизация данных интерфейсов может снизить потери и улучшить извлечение энергии, повысив эффективность устройства и стабильность его работы.

В исследовании, проведенном совместно между центром исследований imec и университетом Хассельта в Бельгии, было обращено внимание на улучшение двух интерфейсов перовскитовых солнечных элементов: «верхнего» интерфейса (между перовскитом и слоем электронного транспорта фуллерена-C60) и «нижнего» интерфейса (между перовскитом и слоем транспорта дырок на основе NiOx).

Для повышения эффективности оба интерфейса были обработаны аммониевой солью – 2-тиофенэтиламмоний хлоридом (TEACl). Результаты были сравнены с неподвергнутыми обработке слоями. Ожидается, что такая обработка позволит создать двухмерный слой перовскита на границе интерфейса.

В результате обработки двух интерфейсов перовскитовых солнечных элементов наблюдалось подавленное неизлучающее рекомбинацию, улучшенный контакт на границе и оптимизированное согласование зон при сравнении с контрольными образцами. В частности, для солнечных элементов с обработанными интерфейсами был достигнут рекордный КПД в 24,3%, плотность короткого замыкания 24,5 мА/см^2, напряжение на холостом ходу 1,17 В и фактор заполнения 84,6%.

После 1000 часов непрерывной работы при одиночном освещении устройства сохраняли 97% эффективности, а после 1850 часов эксплуатации обработанные элементы сохраняли 88% начальной эффективности по сравнению с 55% у неподвергнутых обработке элементов.

Кроме оптимизации на уровне элементов, исследователи также изучали масштабирование до мини-модуля с активной площадью 3,63 см^2. В мини-модуле с обработанными интерфейсами был поддержан высокий КПД в 22,6% и фактор заполнения 82,4%, что указывает на отличную воспроизводимость.

Стратегия модификации, которая привела к высокоэффективным, стабильным и масштабируемым перовскитовым элементам, предоставляет возможности для широкого спектра составов и других архитектур устройств, таких как тандемные ячейки. “Поскольку двойные интерфейсные модуляции показали свою эффективность для различных составов перовскита, эти результаты дополнительно способствуют развитию масштабируемой и коммерчески пригодной технологии перовскитовых солнечных элементов”, – заключают исследователи.

Читать полную новость на сайте