Americko-kanadská skupina vedcov použila molekuly Lewisovej bázy na zlepšenie povrchovej pasivácie v perovskitovom solárnom článku.Tím vytvoril zariadenie s vysokým napätím naprázdno a pozoruhodnou úrovňou stability.
Americko-kanadský výskumný tím vyrobil obrátený perovskitsolárny článokpoužitím molekúl Lewisovej bázy na pasiváciu povrchu.Lewisove bázy sa vo všeobecnosti používajú pri solárnom výskume perovskitu na pasiváciu povrchových defektov v perovskitovej vrstve.To má pozitívny vplyv na zarovnanie úrovne energie, kinetiku medzifázovej rekombinácie, hysterézne správanie a prevádzkovú stabilitu.
"Očakáva sa, že Lewisova zásaditosť, ktorá je nepriamo úmerná elektronegativite, určí väzbovú energiu a stabilizáciu rozhraní a hraníc zŕn," uviedli vedci a poznamenali, že molekuly sa ukázali ako vysoko účinné pri vytváraní silnej väzby medzi bunkovými vrstvami. úroveň rozhrania."Lewisova základná molekula s dvoma atómami darcu elektrónov môže potenciálne viazať a premosťovať rozhrania a zemské hranice, čo ponúka potenciál na zvýšenie adhézie a posilnenie mechanickej odolnosti perovskitových solárnych článkov."
Vedci použili molekulu difosfínovej Lewisovej bázy známu ako 1,3-bis(difenylfosfino)propán (DPPP) na pasiváciu jedného z najsľubnejších halogenidových perovskitov – formamidíniumjodidu olovnatého známeho ako FAPbI3 – na použitie v bunkovej absorpčnej vrstve.
Vrstvu perovskitu naniesli na dierovú transportnú vrstvu (HTL) dopovanú DPPP vyrobenú z oxidu nikelnatého (NiOx).Pozorovali, že niektoré molekuly DPPP sa znovu rozpustili a segregovali na rozhraní perovskit/NiOx aj na povrchových oblastiach perovskitu a že sa zlepšila kryštalinita perovskitového filmu.Povedali, že tento krok posilnilmechanickýhúževnatosť rozhrania perovskit/NiOx.
Výskumníci postavili článok so substrátom vyrobeným zo skla a oxidu cínu (FTO), HTL založený na NiOx, vrstvemetylom substituovaný karbazol(Me-4PACz) ako dierovú transportnú vrstvu, perovskitovú vrstvu, tenkú vrstvu fenetylamóniumjodidu (PEAI), elektrónovú transportnú vrstvu vyrobenú z buckminsterfullerénu (C60), tlmiacu vrstvu oxidu cíničitého (SnO2) a kovový kontakt vyrobený zo striebra (Ag).
Tím porovnal výkon solárneho článku dopovaného DPPP s referenčným zariadením, ktoré neprešlo liečbou.Dopovaný článok dosiahol účinnosť premeny energie 24,5 %, napätie naprázdno 1,16 V a faktor plnenia 82 %.Nedopované zariadenie dosiahlo účinnosť 22,6 %, napätie naprázdno 1,11 V a faktor plnenia 79 %.
"Zlepšenie faktora plnenia a napätia naprázdno potvrdilo zníženie hustoty defektov na prednom rozhraní NiOx / perovskit po ošetrení DPPP," uviedli vedci.
Výskumníci tiež postavili dopovaný článok s aktívnou plochou 1,05 cm2, ktorý dosiahol premenu energieúčinnosť až 23,9%a nevykazoval žiadnu degradáciu po 1500 hodinách.
"S DPPP, za okolitých podmienok - to znamená bez dodatočného zahrievania - celková účinnosť premeny energie článku zostala vysoká približne 3 500 hodín," povedal výskumník Chongwen Li."Perovskitové solárne články, ktoré boli predtým publikované v literatúre, majú tendenciu vidieť výrazný pokles ich účinnosti po 1 500 až 2 000 hodinách, takže je to veľké zlepšenie."
Skupina, ktorá nedávno požiadala o patent na techniku DPPP, predstavila bunkovú technológiu v „Racionálnom návrhu Lewisových základných molekúl prestabilné a efektívne invertované perovskitové solárne články“, ktorý bol nedávno publikovaný v časopise Science.V tíme sú akademici z University of Toronto v Kanade, ako aj vedci z University of Toledo, University of Washington a Northwestern University v Spojených štátoch.
Čas odoslania: 27. februára 2023