Ученые работают над повышением стабильности работы перовскитных солнечных элементов

Ученые работают над повышением стабильности работы перовскитных солнечных элементов
23:53, 29 Дек.

Гибридные перовскиты представляют собой материалы, состоящие из каркасов из галогенидов металлов с вкраплениями органических катионов. Они вызвали большой интерес в области солнечной энергетики из-за их способности собирать свет в сочетании с низкой стоимостью производства, что делает перовскитные солнечные элементы (PSC) главными кандидатами на замену нынешним устройствам на основе кремния.

Перовскиты также демонстрируют большой потенциал в ряде приложений, включая светодиодные фонари, лазеры и фотодетекторы.

Одним из препятствий на пути коммерциализации перовскитных солнечных элементов является их эксплуатационная стабильность, что ставит их в невыгодное положение по сравнению с фотогальваническими технологиями, уже присутствующими на рынке.

Это особенно проблема со смешанно — галогенными перовскитами, которые являются идеальными материалами для тандемных солнечных элементов и светодиодов с регулируемой эмиссией, поскольку они сочетают в себе высокую композиционную гибкость с оптоэлектронными характеристиками.

Смешанные галогенидные перовскиты также имеют широкую запрещенную зону, свойство, которое влияет на энергию, необходимую фотогальваническому материалу для выработки электричества. Но в большинстве смешанно-галогенных перовскитов свет может вызывать явление, называемое сегрегацией галоидной фазы, когда ингредиенты «разделяются» на области с разным содержанием галогенидов.

Эта сегрегация может привести к значительным проблемам с эффективностью в течение срока службы солнечной батареи.

Таким образом, ее решение имеет решающее значение для успеха перовскитной технологии, особенно для солнечных элементов с так называемой тандемной конфигурацией, где перовскиты со смешанным галогеном и широкой запрещенной зоной обычно используются в сочетании со вторым перовскитом с малой шириной запрещенной зоны или кремниевой ячейкой.

Группа исследователей из Школы фундаментальных наук EPFL разработала метод, который улучшает как эффективность преобразования энергии , так и стабильность солнечных элементов на основе чистого йодида, а также смешанных галоидных перовскитов, а также подавляет сегрегацию галоидной фазы в последнем.

Статья опубликована в джоулях , а исследование проводилось группой профессоров Майкла Гретцеля и Урсулы Ротлисбергер из EPFL под руководством доктора Эссы А.

Альхарби и доктора Лукаса Пфайфера. Этот метод обрабатывает PSC двумя модуляторами галогенида алкиламмония, которые работают синергетически для улучшения характеристик солнечных элементов.

Модуляторы использовались в качестве пассиваторов, соединений, используемых для смягчения дефектов в перовскитах, которые в противном случае способствуют вышеупомянутым путям деградации. В этом исследовании исследователи смогли использовать два модулятора, чтобы остановить сегрегацию галогенидов и тем самым существенно уменьшить падение эффективности преобразования энергии, наблюдаемое при длительном использовании PSC.

Новый подход привел к эффективности преобразования мощности 24,9% для одного состава перовскита (α-FAPbI 3 ) и 21,2% для другого состава (FA 65 MA 35 Pb(I 65 Br 35 ) 3 ).

Около 90% и 80% исходной эффективности сохранялись после 1200 и 250 часов непрерывной работы соответственно. Авторы пишут: «Решая критическую проблему стабильности, наши результаты представляют собой важный шаг к крупномасштабному практическому применению PSC».

Рубрика: Техно и Гаджеты. Читать весь текст на android-robot.com.