Саморегульоване молекулярне кріплення забезпечує стабільні та високоефективні перовскітні сонячні елементи

Саморегульована молекулярна якірна стратегія покращує стабільність і ефективність перовскітних сонячних елементів

Перовскітні сонячні елементи (PSCs) стають дедалі ближчими до комерціалізації, і науковці активно вирішують проблеми прихованих втрат продуктивності на закопаному інтерфейсі переносу електронів. Команда під керівництвом професорів Guozhen Liu, Zhihua Zhang та Xu Pan розробила унікальну стратегію на основі одиночної молекули під назвою саморегульоване двостороннє якірне з’єднання, яке підвищує ефективність та довговічність як жорстких, так і гнучких пристроїв.

Закопаний інтерфейс часто піддається таким випробуванням, як дефіцит кисню, невідповідні рівні енергії, механічні навантаження та нестабільність, пов’язана з розчинниками, які гальмують довгострокову продуктивність. Для вирішення цих проблем команда застосувала скваровову кислоту (SA) як молекулярний місток. Її подвійні карбоксильні групи утворюють зв’язки як з SnO2, так і з перовскітним Pb2+, формуючи міцне і стійке до розчинників з’єднання.

Це зв’язування одночасно усуває дефекти, покращує мобільність носіїв та зменшує залишкові напруги шляхом перетворення розтягувальних сил у корисне стискання під час термічної обробки. У результаті передача заряду стає більш ефективною, а решіткова структура здобуває стійкість до тріщин.

Досягнуто вражаючих результатів: жорсткі PSCs досягли рекордної ефективності перетворення потужності (PCE) у 25.50%, тоді як гнучкі версії досягли 24.92% із мінімальною гістерезисом. Великі пристрої (1 см2) також показали 24.01%, підтверджуючи можливість масштабування. Тести на стабільність показали, що без капсулювання елементи зберегли понад 90% пікової ефективності після 3840 годин у вологому повітрі, а гнучкі пристрої витримали 10,000 циклів згинання з менш ніж 10% втратою.

Універсальна сумісність методу з техніками покриття, такими як спін, лезо або нарізка у візерунок на різних підкладках, включаючи скло, PEN та нержавіючу сталь, робить це інноваційне рішення готовим до промислового впровадження. Розробники вже працюють над перенесенням SA-проміжного шару на рулонне виробництво та мінімодулі розміром 30 + 30 см2, з планами підтвердження вже через два роки.

Ця робота підкреслює скварову кислоту як практичний, одноманітний модифікатор, що одночасно вирішує численні проблеми продуктивності, роблячи важливий крок на шляху до стабільних, комерційно життєздатних PSCs з ефективністю, що перевищує 25%.