Дизайн молекулярних замків підвищує ефективність перовскітних сонячних елементів понад 26 відсотків
Молекулярний замковий дизайн: новий підхід до підвищення ефективності перовскітних сонячних елементів
З початком нової ери в енергетиці, інвертовані перовскітні сонячні елементи привертають до себе неабияку увагу завдяки своїй високій ефективності, доступній вартості та простоті виробництва. Нещодавно дослідна група з Південного університету науки і технологій (SUSTech) та Політехнічного університету Гонконгу (PolyU) відкрила нову стратегію, спрямовану на стабілізацію цих інноваційних пристроїв, що призвело до досягнення вражаючої ефективності перетворення потужності в 26,54%.
Одним з ключових принципів, які використовуються для досягнення таких рекордних результатів, є впровадження самоорганізованих монолейок (SAM). Це ультратонкі інтерфейси, які дозволяють вченим ефективно витягувати позитивні заряди з перовскітного шару. Проте ці конвенційні методи мають один вагомий недолік – вони вкрай крихкі і схильні до безладу, що може погіршити їхню продуктивність під час експлуатації або нагріву.
Інноваційний підхід з многомірним просторовим обмеженням
Новий підхід, описаний у Science Bulletin, вводить концепцію многомірного просторового обмеження. Замість використання гнучких алкільних з’єднань, дослідники створили молекулу MeO-PABDCB з жорстким фенільним каркасом. Така структура забезпечує щільну, упорядковану упаковку за допомогою пі-пі взаємодій, а також утворює міцні хімічні зв’язки з підкладковим оксидом індію та олова. Це допомагає створити надійну взаємодію з перовскітним шаром.
Разом ці елементи формують так званий “молекулярний замок” на інтерфейсі, що знижує ризики десорбції та безладу, забезпечуючи стабільність та покращуючи якість перовскітного фільму. У результаті пристрої, що використовують цей підхід, демонструють значне зменшення інтерфейсних дефектів та підвищену ефективність витягування дірок.
Рекордна ефективність та довговічність
Інвертовані перовскітні сонячні елементи, що використовують нову стратегію, досягають вражаючого коефіцієнта перетворення потужності 26,54% з високим заповнювальним фактором 86,4%. Ще більш вражаючим є те, що ці пристрої зберегли 90% своєї початкової ефективності після 1000 годин роботи та 250 термічних циклів від -40 до 85 градусів Цельсія.
Дане дослідження демонструє, що за допомогою просторового обмеження можливе одночасне досягнення структурної міцності та електронної продуктивності. Це відкриває нові перспективи для розробки більш надійних і довговічних оптоелектронних пристроїв на перовск
