Покращення квазі-2D перовскітних сонячних елементів за допомогою інженерії інтерфейсу з диціандіамідом

Інноваційні пастки для покращення сонячних батарей з квазі-2D перовскітів

У світі альтернативної енергетики сонячні батареї виступають однією з ключових технологій. Однак, навіть в цій галузі є місце для інновацій та покращень. Цього року, дослідницька група під керівництвом професорів Пенгвей Лі, Яньліна Суна та Іцяня Чжана добилася значного прориву у вдосконаленні сонячних батарей з використанням стратегії молекулярного мосту на основі диціандаміду (DCD).

Завдяки цій стратегії, енергоефективність батарей на основі квазі-2D перовскітів значно зросла. Встановлено, що застосування DCD підвищує ефективність перетворення енергії до 21.54%, тоді як у контрольних зразках вона становила лише 19.05%. Також було виявлено, що щільність інтерфейсних пасток була зменшена на 73%, що суттєво поліпшило зарядний транспорт та знизило рекомбінаційні втрати.

Революційні вдосконалення за рахунок DCD

Справа в тому, що DCD містить гуанідинові та ціанографітні групи, які відіграють важливу роль у вдосконаленні сонячних елементів. Гуанідинова група вміє координувати Pb2+ іони і заповнювати вакансії йоду, тоді як ціанова група зміцнює зв’язки з Ti4+ в TiO2, зменшуючи кількість кисневих вакансій.

Це забезпечує стабільне середовище для роботи перовскітів, знижуючи агрегацію низької n-фази та підтримуючи високі n-фази. За рахунок цього досягається рівномірний транспорт заряду, що значно підвищує загальну ефективність системи.

Довговічність і перспективи

Тривалі випробування показали, що оброблені DCD сонячні батареї зберігають 94% своєї первісної ефективності навіть після 1200 годин експлуатації. Це неабиякий показник, особливо, якщо порівнювати з необробленими зразками, які зберегли лише 84% своєї ефективності.

Саме завдяки поєднанню пасивації дефектів і стабілізації фаз, цей підхід дозволяє перейти на новий рівень ефективності та стабільності 2D перовскітних елементів. І хоча дослідження зосереджене на фотоелектричних пристроях, професори переконані, що подібна стратегія може бути застосована і в інших оптоелектронних пристроях, таких як світлодіоди та фотодетектори.

Таким чином, ми спостерігаємо не тільки інноваційний прорив у галузі сонячних батарей, але й встановлення фундаменту для майбутньої розробки ефективніших і екологічно чистих енергетичних рішень.