Покращення quasi-2D перовскітних сонячних елементів за допомогою інтерфейсного інженеріння з диціандіамідом

Інноваційна стратегія на основі диціандіаміду підвищує ефективність перовскітних сонячних елементів

Чи знаєте ви, що перовскітні сонячні елементи стають ще ефективнішими завдяки новітнім технологіям? Команда дослідників під керівництвом професорів Пенгвея Лі, Яньліна Сунга і Цзяньцзюня Чжана розробила революційну стратегію на основі диціандіаміду (DCD), яка вивела quasi-2D перовскітні сонячні елементи на новий рівень. Ця інновація, опублікована у Nano-Micro Letters, пропонує новий метод інженерії інтерфейсу, що значно підвищує ефективність та стабільність цих пристроїв, пасивуючи дефекти та регулюючи фазовий розподіл.

Якщо ви ще не вражені, то ось цікавий факт: завдяки обробці DCD, потужність перетворення зросла до рекордних 21,54% порівняно з 19,05% у контрольних зразках. Це неймовірний крок вперед у світі сонячної енергетики! Зокрема, використання DCD дозволило знизити щільність міжфазових ловушок на вражаючі 73%, що сприяло швидшому переносу зарядів і зменшенню темпів рекомбінації.

Що ще цікавіше, довгострокові випробування показали, що пристрої, оброблені DCD, зберігають 94% своєї початкової ефективності навіть після 1200 годин роботи. Для порівняння, необроблені елементи зберігають лише 84% ефективності. Це суттєве збільшення стабільності робить DCD особливо перспективним для майбутнього розвитку сонячної енергетики.

Яким чином DCD досягає таких дивовижних результатів? Вся справа в його унікальній хімії. Гуанідинові і ціаногрупи у складі DCD відіграють ключову роль. Гуанідинова частина зв’язується з недокоординованими Pb2+ іонами та заповнює вакантні йодидні чи катіонні вакансії, а ціаногрупа координує з Ti4+ у TiO2, зменшуючи кількість вакансій кисню та зміцнюючи інтерфейси перовскіт/ETL.

Це, в свою чергу, пригнічує агрегацію фази низького n, забезпечуючи вертикально орієнтовані фази високого n для більш однорідного і ефективного переносу зарядів. Колективні спектроскопічні та теоретичні дослідження підтвердили наукові теорії, за якими стоїть ця інновація. Виявлено, що кількість вакансій кисню знижується з 48% до 33%, забезпечуючи стабільну роботу всього пристрою.

Тестування продуктивності дало переконливі результати: досягнуто VOC 1,172 В, JSC 23,08 мА см-2 та FF 79,6%. Зниження щільності ловушок більш ніж утричі та збільшення стійкості до рекомбінації до 20,68 кОм свідчать про ефективний витяг зарядів. Вражаюче, але ці пристрої продовжують демонструвати стабільність під час 400 годин безперервного освітлення та 1200 годин комбінованих тер