Увеличенный срок службы перовскитного солнечного элемента после теоретического поиска пассивирующих материалов

Однако их срок службы не так хорош, как у кремния, и в настоящее время ведется множество исследовательских проектов по увеличению долговечности.

На этой неделе Университет Толедо сообщил о проекте пассивации реактивных точек в кристаллической структуре, чтобы предотвратить ее разрушение.

Известно, что химические вещества, называемые основаниями Льюиса, могут отдавать электроны и связываться с недокоординированными атомами свинца (Pb) и пассивировать дефекты на границах раздела и границ зерен в перовскитных пленках.

Обладая этим знанием, исследовательская группа использовала теорию функционала плотности для выявления потенциальных таких оснований и нашла одно из них, которое, скорее всего, прочно свяжется со свинцом.

Они обнаружили дифосфиды 1,3-бис(дифенилфосфино)пропан, коммерчески доступный химикат, который действительно стабилизировал перовскитные солнечные элементы, с которыми они имели дело.

«Фосфинсодержащие молекулы основания Льюиса с двумя электронодонорными атомами имеют прочную связь с поверхностью перовскита», — сказал профессор физики из Толедо Янфа Ян (на фото). «Мы увидели сильное положительное влияние на качество перовскитной пленки и производительность устройства, когда мы обрабатывали перовскитные солнечные элементы».

После стабилизации элементы работали с эффективностью ~23% в течение >1500 часов (при 85°C в открытом цикле). ~23% также было достигнуто в течение >3500 часов при ~40°C при максимальной мощности с имитацией освещения AM1.5.

Следующий шаг — попробовать ту же технику при строительстве целых солнечных панелей.

Университет Толедо сотрудничал с Вашингтонским университетом, Университетом Торонто, Северо-Западным университетом и Швейцарскими федеральными лабораториями материаловедения и технологии.

Работа опубликована как «Рациональный дизайн молекул основания Льюиса для стабильных и эффективных инвертированных перовскитных солнечных элементов' в науке.

Изображение предоставлено: Дэниел Миллер, Университет Толедо.