Самозібрана монолayers підвищує продуктивність сонячних елементів з перовскитом на основі олова з безвісним свинцем

Перспективи безсвинцевих Перовскітних сонячних елементів: новий підхід

Останнім часом інтерес до перовскітних напівпровідників зріс завдяки їх великому потенціалу для сонячної енергетики. Ці матеріали відзначаються тонкістю, гнучкістю, високою ефективністю та низькими витратами на виробництво, що робить їх ідеальними для використання в сонячних елементах. Проте одна з головних перешкод для їх широкого комерційного застосування – довгострокова стабільність та присутність токсичного свинцю в високоефективних моделях.

Дослідники з Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) працюють над розробкою безсвинцевих варіантів, які мають великий потенціал для тандемних та тройних сонячних елементів. Хоча ефективність цих безсвинцевих елементів поки що поступається тим, що використовують свинець, вони є безпечнішою та стабільнішою альтернативою.

Інноваційний підхід до транспорту зарядів

Однією з головних технологічних проблем є шар транспорту зарядів. Традиційно свинцеві сонячні елементи покладаються на матеріал PEDOT:PSS, що ускладнює виробництво та знижує ефективність. Хоча самозібрані монолейєри (SAMs) покращили показники ефективності, їхнє застосування в безсвинцевих перовскітах поки що не дало очікуваних результатів.

Головний дослідник, доктор Артем Мусієнко, разом зі своєю командою виявили ключову проблему в невідповідності між MeO-2PACz SAM та перовскітною решіткою, яка призводила до значних втрат рекомбінації.

Нові відкриття в молекулярному дизайні

В пошуках рішень, команда зосередилася на альтернативних SAMs і виявила фенотіазиновий Th-2EPT, синтезований у Литві дослідниками Каунаського університету технологій. Ця сірка-функціоналізована молекула покращує кристалічність перовскіту та знижує електронні втрати.

Сонячні елементи з використанням Th-2EPT досягли ефективності 8.2%, перевершивши свої аналоги з PEDOT та MeO-2PACz. За словами доктора Мусієнка, це свідчить про те, що цілеспрямований та раціональний молекулярний дизайн може значно покращити продуктивність фотоелементів. Співавтор Валеріо Стачіні наголосив: “Ми доводимо, що вища продуктивність зумовлена чудовою оптоелектронною якістю перовскіту, що виростає на новому SAM.”.

Таким чином, безсвинцеві перовскітні сонячні елементи мають потенціал стати наступним кроком у розвитку екологічно чистої енергетики, забезпечуючи вигідну альтернативу традиційним матеріалам і розв’язанням питань безпеки та стабільності.